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核聚变与等离子体物理 中国核聚变研究
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右下: SUNIST ,中国唯一的球 形托卡马克,清华大学、中科院 物理所。
左上: HL-1M ,国内长期实 验的重要装置之一,SWIP
右下:我国首台托卡马克,中 科院物理所。
KT-5C,重要的基础实验、诊断开发和教学装置, 中国科技大学。
近三十的发展,我国的聚变研究成为受到国际聚 变界关注的力量 尽管从投入的强度看,比较发达国家甚至发展中 国家(如韩国、印度)还有差距,装置规模还处于 接近第二代托卡马克的水平。但我国的聚变研究已 开始与国际的先进课题接轨,出现了个别的原创性 成果,受到了国际同行的重视,如:超音速工作气 体注入、超导装置的特殊壁处理模式等。
中国的聚变研究 - 惯性约束 因为这一约束途径有着模拟核爆炸的中间应用而 得到了稳定、系统的支持,二十余年来在激光器、靶、 激光与靶相互作用等方面都取得了很大进展。 我国激光惯性约束聚变的研究起步在国际上说还较 早。在60年代即已进行用激光打氘靶出中子实验,以 后主要在增大激光的能量和提高光束品质方面努力。 1987年神光Ⅰ号装置建成,共有两路激光输出,每路 激光800J,脉宽1ns。
在神光Ⅰ装置上开展了许多高功率激光和等离子 体相互作用的研究。1984年,在上海高功率激光物 理联合实验实建造神光 II,它有八路激光,总能量 为6kJ,三倍频后的输出能量约为3kJ。 另外,中国原子能科学研究院已建成一台氟化氪 分子激光装置天光I号,它共有6束激光,激光能量 为100J,已用于研究短波长高功率激光和等离子体 的相互作用。
中国 科技 大学
~80 —
物理 所
732000
清华大 学/物 理所
2003—
等离 子体 所
85— 2000?
西物 院
85— 2002
等离子 体所
96—
华中科 大
在建
西物 院
2002 —
等离子 体所
已完成真 空和低温 调试,其 余调试进 行中。
其中CT-6B为中国第一台托卡马克,EAST全超导托 卡马克属国家重大科学工程,HT-7、HL-2A系引进重 建,TEXT-U为引进。
中国核聚变研究
中国的聚变研究 - 磁约束 中国的磁约束聚变研究计划 系统的开始于1970年 代。主要由两个专业研究所(核工业西南物理研究 院 — SWIP 和中国科学院等离子体物理研究所 — ASIPP)从事高温等离子体和聚变工程研究,中国科 大、清华大学、华中科大先后涉入磁约束研究领域。 主要研究途径为托卡马克,唯一的球形托卡马克装 置由中国科学院物理研究所与清华大学工程物理系 共同建设,2003年投入运行。
自80年代后期,国家开始启动支持基础研究的计 划,支持力度逐渐加大。磁约束聚变因此而得到较 大的发展,呈现出强上升的势头,一些工作开始站 在国际聚变研究的前沿。但是总的综合实力还有相 当的差距,一方面是投入有些不足,另一方面是缺 乏强有力的高技术基础支持。
主要研究装置有:
KT-5 CT-6B SUNIST HT-6M HL-1M HT-7 TEXT-U HL-2A EAST
中国的惯性聚变界在快点火的研究中也跟上了世 界的步伐: 中科院物理所建立起了具有国际先进水平的强场 物理实验室,建成了脉宽25飞秒、峰值功率达1.4太 瓦的高效率超短超强激光装置 -极光I号,在高能电 子的产生和传输的物理过程研究方面取得了很大的 进展。 中科院上海光机所的高功率激光物理国家实验室 也建成了一台基于钕玻璃放大器的 20TW 超短脉冲 系统,并已经开始了快点火实验的研究。
左上:HL-2A 由ASDEX改建, 2003 建成,已开始实验。首期 投资0 .9亿,二期0 .7亿,已开 始执行。核工业西南物理研究 院( SWIP )
右下: HT-7 超导托卡马克, 1995 建成。等离子体物理研究所 (ASIPP)
左上: EAST ( HT-7U )超导 托卡马克国家大科学工程项 目, 2005 年建成,国家投资 1.65 亿 元 , 总 投 资 约 2 亿 。 ASIPP
特别是超导托卡马克运行和它所提供的长脉冲运行 条件,使我国聚变研究成为世界上极少数能提供这样 的实验平台并掌握了超导、低温全过程经验的国家。 以我为主的国际合作研究近年来取得了发展。在美国 退出 ITER后,国家支持 EAST 超导托卡马克工程充分 表达了国家对长远能源研究的关切。 EAST 的成功将使我国处于国际磁约束实验研究的 前列,吸引国际聚变科学家的参与,ITER提供必要的 运行和实验经验。
但是应该看到我国的聚变研究与国际的差距仍然明显 : 缺乏提升聚变研究整体水平所需的一些关键装备和 技术,聚变工程相关领域的发展与装置的发展难以匹 配。特别是高功率的辅助加热装备、大型时空分辨的 诊断、新材料研制的工艺等。 理论的研究还缺乏面上基础的支持,理论研究的队 伍日渐单薄。
这与多方面因素有关。韩国投入ITER的分担费用 由工业承担 60% ,日本工业直接支持其国内的聚变 研究、参与聚变工程的研发。我国的工业部门对聚 变这类的大科学工程的关注缺乏动力及鼓励机制, 研究所直接承受装置和工程发展的压力。 希望通过 ITER 的建设,能够改变局面,促进我国 聚变研究向着聚变能的应用方向得到均衡发展。