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ITER计划的目标

    ITER设计总聚变功率达到50万千瓦,是一个电站规模的实验反应堆。其目标:在和平利用聚变能的基础上,探索聚变在科学和工程技术上的可行性。其作用和任务:用具有电站规模的实验堆证明氘氚等离子体的受控点火和持续燃烧,验证聚变反应堆系统的工程可行性,综合测试聚变发电所需的高热流和核部件,实现稳态 运行,从而为建造聚变能示范电站奠定坚实的科学基础和必要的技术基础。

    1. ITER计划的科学目标

    ITER运行第一阶段的主要目标是建设一个能产生50万千瓦聚变功率、有能力维持大于400秒氘氚燃烧的托卡马克聚变堆。在ITER装置中将产生与未来商 用聚变反应堆相近的氘氚燃烧等离子体,供科学家和工程师研究其性质和控制方法,这是实现聚变能必经的关键一步。在ITER装置上得到的所有结果都将直接为 设计托卡马克型商用聚变堆提供依据。ITER装置的建造是受控热核聚变研究的新阶段,也是人类更接近实现受控聚变能的标志。

 

 图1 ITER装置示意图

 

    ITER运行的第二阶段将探索实现具有持续、稳定、高约束的高性能燃烧等离子体。这种高性能的“先进燃烧等离子体”是建造托卡马克型商用聚变堆所必要的。ITER计划在后期还将探索实现高增益的燃烧等离子体。ITER计划科学目标的实现将为商用聚变堆的建造奠定可靠的科学和工程技术基础。

总聚变功率
50万千瓦
Q(聚变功率加热功率)
10
14MeV中子平均壁负载
0.57MW/m2
每次燃烧时间
>500
等离子体大半径
6.2
等离子体小半径
2.0
等离子体电流
15MA ( 17MA )
小截面拉长比
1.7
等离子体中心磁场强度
5.3特斯拉
等离子体体积
837立方米
等离子体表面积
678平方米
 
    2ITER计划的工程技术目标
 
    ITER计划的另一重要目标是通过创造和维持氘氚燃烧等离子体,检验和实现各种聚变技术的集成,并进一步研究和发展能直接用于商用聚变堆的相关技术。
    在过去十余年中,与建设ITER有关的技术研发已经基本完成。目前建造 ITER 的技术基础已经基本具备。ITER现有的工程设计有相当坚实的技术基础,是完全可以实现的。ITER计划在技术上的另一重要任务是检验各个部件在聚变环境下的性能,包括辐照损伤、高热负荷、大电动力的冲击等,以及发展实时、本地的大规模制氚技术。上述工作是设计与建造商用聚变堆之前所必须的,而且只能在 ITER上开展。
    国际上对ITER计划的主流看法是:建造和运行ITER的科学和工程技术基础已经具备,成功的把握较大。再经过示范堆、原型堆核电站阶段,聚变能商业化应用可在本世纪中叶或稍晚实现。