“东方超环”屡创世界纪录

版次:T21  2021年07月01日

5月28日凌晨,中科院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST(东方超环) 控制大厅里传来捷报,正在开展的第16轮EAST装置物理实验实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。

去年6月,中科院合肥物质科学研究院等离子体所启动EAST装置的升级改造工作,并在物理实验中攻克了稳态高功率加热、完全非感应的高电流驱动、高精度等离子体实时控制、高热负荷等离子体与壁材料相互作用等系列技术难题。1.2亿摄氏度101秒等离子体运行的实现,将之前EAST装置物理实验实现的1亿摄氏度20秒的世界纪录提高了5倍,表明EAST装置综合研究能力获得重大突破,标志着我国在稳态高参数磁约束聚变研究领域引领国际前沿。

实现核聚变发电的两大难点是如何实现上亿摄氏度点火和等离子体稳定长时间约束控制,同时实现上亿摄氏度等离子体长时间维持尤为困难,这需要将上亿摄氏度等离子体与零下269摄氏度超导磁体、高热负荷等离子体与壁材料相互作用等多项极端条件同时高度集成和有机结合,难度和挑战非常大,此前国际上超过1亿摄氏度的等离子体运行最长持续时间为20秒。

“近年来,我们依托自主研制的世界上第一个全超导托卡马克核聚变实验装置,创造了一个又一个世界纪录,让‘科学岛’跻身国际一流磁约束核聚变研究中心。”中科院合肥物质科学研究院等离子体所副所长徐国盛研究员告诉记者,2012年东方超环打破世界纪录,获得超过400秒的2000万摄氏度高参数偏滤器等离子体,以及稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。2016年11月,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,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。2017年7月,实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,创造了新的世界纪录。2018年,在电子回旋与低杂波协同加热下,等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度。