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EAST

 

为了在近堆芯的高参数条件下研究等离子体的稳态和先进运行,深入探索实现聚变能源的工程、物理问题,中科院等离子体物理研究所在建成超导托卡马克HT-7的基础上,提出了“HT-7U全超导非圆截面托卡马克装置建设”计划,后更名为EAST。EAST由实验“Experimental”、先进“Advanced”、超导“Superconducting”、托卡马克“Tokamak”四个单词首字母拼写而成,它的中文意思是“先进实验超导托卡马克”,同时具有“东方”的含意。
EAST装置(下图)是由我国自行设计研制的全超导托卡马克装置,其主要技术特点和指标是:16个大型“D”形超导纵场磁体将产生纵场强度 ;12个大型极向场超导磁体可以提供磁通变化 ΔФ ≥ 10 伏秒;通过这些极向场超导磁体,将能产生 ≥ 100万安培的等离子体电流;持续时间将达到1000秒,在高功率加热条件下温度将超过一亿度。
 
EAST装置
EAST装置的主机部分高11米,直径8米,重400吨,由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源、大型超导体、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广,技术难度大,许多关键技术目前在国际上尚无经验借鉴。特别是EAST运行需要超大电流、超强磁场、超高温、超低温、超高真空等极限环境,从芯部上亿度高温到线圈中零下269度低温,给装置的设计、制造工艺和材料方面提出了极高的要求。
EAST的不仅是一个全超导托卡马克(下图为托卡马克示意图),而且具有会改善等离子体约束状况的大拉长非圆截面的等离子体位形,它的建成将有效推动我国磁约束核聚变研究发展。在装置建成后的10-15年期间,能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的前沿性物理问题开展探索性的实验研究。
托卡马克示意图
EAST的大小半径虽然只有国际热核聚变实验堆(即ITER)的1/3和1/4,但位形与ITER相似,比ITER早10-15年投入运行。EAST是一个近堆芯高参数和稳态先进等离子体运行科学问题的重要实验平台,它将在ITER之前成为国际上最重要的稳态偏滤器托卡马克物理实验基地。