平开门电机“人造太阳”实验装置再获重大突破
来源:平开门电机 作者:www.teamgo0768.com 时间:2016-11-04 09:19
平开门电机“人造太阳”实验装置再获重大突破
在全超导托卡马克装置东方超环(EAST)建成投入运行十周年之际,正在进行的EAST第十一轮物理实验于近日再获重大突破:在纯射频波加热、钨偏滤器等类似国际热核聚变实验堆ITER未来运行条件下,获得超过60秒的完全非感应电流驱动(稳态)高约束模等离子体。EAST成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。
  
继2012年EAST物理实验创造32秒高约束模世界纪录后,为进一步发展稳态高约束模运行模式,近年来,EAST相继完成了辅助加热、钨偏滤器、等离子体物理诊断等系统的升级改造,克服了加热与电流驱动、分布参数测量等关键技术难题,深入研究和基本解决了射频波耦合、高约束等离子体稳定性控制、等离子体与壁相互作用物理、低动量条件下加热和电流驱动下输运、杂质输运和控制等一系列稳态运行密切相关的物理问题,为实现长脉冲稳态高约束模等离子体奠定了坚实的基础。研究成果连续5年被《核聚变》(Nuclear Fusion)评为亮点(Highlight)论文,另有多篇发表在《自然-物理学》(Nature Physics)、《物理评论快报》(Physical Review Letters)等期刊。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所还不断推进国际交流合作迈上新台阶,特别是与美国DIII-D国家实验室开展联合物理实验,同时推行更加科学的运行管理模式和科研任务组织形式,吸引大批国际一流的科学家参与EAST实验,提高了EAST物理实验水平,并注重培养青年人才,带动所内青年科研人员的快速成长。
  
2016年8月启动的新一轮物理实验中,EAST团队通过进一步优化长脉冲时间尺度下的稳态运行集成控制,于10月中旬获得超过60秒的稳态高约束模等离子体,不仅在等离子体参数、约束性能和维持时间长度上全面、大幅度超过2012年结果,更具有如下特色:1.实现完全的非感应电流驱动(稳态、环电压为零),为未来拓展到更长脉冲奠定了物理和运行基础;2.利用低杂波、电子回旋和离子回旋三套加热系统之间的有效耦合,实现纯射频波加热的高约束模加热模式;3.在分钟量级验证EAST装置上ITER-like水冷钨偏滤器的运行能力,为ITER钨偏滤器运行提供了重要参考;4.等离子体能量约束增强因子H98达到1.1,高于ITER的基准运行模式的H98=1;5.实现全程无大幅度边界局域模(ELMs),有效控制了偏滤器靶板的峰值热流和钨杂质返流;6.实现等离子体运行的软着陆。
  
该研究成果在第26届国际原子能机构聚变能大会的首日以特邀报告形式进行了发布。在聚变能大会的总结报告中,负责运行模式总结的国际磁约束聚变资深专家Yutaka Kamada高度评价了EAST的稳态高约束模等离子体实验,特别肯定了EAST在钨偏滤器条件下取得该成果对未来ITER的重要意义。高约束模是未来ITER的基本运行模式,为实现稳态运行并达到有效的偏滤器热量排除,ITER将采用射频波主导的低动量注入运行模式以及主动水冷的钨偏滤器结构。EAST是目前世界上唯一具备这两大特色且具有长脉冲运行能力的全超导托卡马克,其稳态运行模式将为ITER和未来反应堆提供重要参考。
  
EAST装置的建设、运行及取得的系列成果得益于国家科技部、中科院、国家发改委、国家自然科学基金委等项目的资助以及安徽省、合肥市等相关部门的大力支持。

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