核聚变实验装置

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世界首个全超导核聚变实验装置1剖析

2010年12月24日,中国新一代“人造太阳”实验装置、世界首个全超导托卡马克(EAST 2010年度实验圆满结束,目前已获得1兆安等离子体电流、100秒1500万度偏滤器长脉冲等离子体、大于30倍能量约束时间高约束模式等离子体、3兆瓦离子回旋加热等多项重要实验成果。

图为全超导托卡马克(EAST实验装置全景。

新华社记者郭晨摄新华社合肥1月14日电记者14日从中科院合肥物质研究院了解到,我国新一代“人造太阳”实验装置EAST中性束注入系统(NBI测试台近日在进行大功率离子束引出实验过程中,首次成功获得兆瓦级强流离子束。

负责这项研究工作的胡纯栋研究员介绍说,EAST中性束注入系统(NBI测试台在实验过程中,成功获得束能量50千伏,束流22安培,束脉宽106毫秒的引出束流,离子束功率达到1.1兆瓦。

测试结果圆满达到了EAST-NBI兆瓦级强流离子源研制的阶段性计划目标。

这表明我国自主研制的第一台兆瓦级强流离子源以及大功率中性束注入器实验装置,完成了具有里程碑意义的阶段性实验成果。

据介绍,“EAST装置辅助加热系统”是国家“十二五”大科学工程,2010年7月正式立项,它是使EAST具有运行高参数等离子体的能力,从而可以开展与国际热核聚变反应堆密切相关的最前沿性研究的重要系统。

其主要包括低杂波电流驱动系统、中性束注入系统这两大系统。

中性束注入系统广泛涉及等离子体物理、强流离子束、精密机械制造、高真空、低温制冷以及辐射防护等多学科技术领域。

中科院合肥物质研究院NBI工程团队的科研人员2011年下半年,夜以继日地对基于NBI综合测试平台的强流离子源装置进行放电测试、老化锻炼、子系统联调等逐项实验,在首先获得离子源100秒长脉冲等离子体放电的基础上,终于首次达到了兆瓦级强流离子束研制的阶段性计划目标。

胡纯栋介绍,此次实验结果将为下一阶段长脉冲高能量的离子束调试打下坚实基础,并为EAST辅助加热系统最终目标——2至4兆瓦中性束注入系统的研制提供强有力的可靠支持。

我国核聚变领域装置介绍

我国核聚变领域装置介绍核聚变是一种将轻元素聚变成重元素的过程，释放出巨大能量的物理现象。

在我国，核聚变领域装置扮演着重要的角色，为科学研究和能源开发提供了有力支撑。

我国核聚变领域装置主要包括实验装置和工程装置两类。

实验装置用于研究核聚变的基本原理和相关技术，而工程装置则是为了实现可控核聚变反应，提供大规模清洁能源。

目前我国主要的核聚变实验装置是中国国家核聚变能源科学研究中心（中国核聚变研究所）建设的东方超环（EAST）装置。

EAST是我国第一台超导托卡马克装置，采用了超导磁体和等离子体加热系统，具有较高的等离子体温度和持续时间。

通过EAST装置，科研人员可以模拟和研究实际核聚变反应的条件，为工程装置的建设提供宝贵的经验和数据。

而我国核聚变工程装置的代表是中国国家核聚变能源工程研究计划（ITER计划）参与建设的国际热核聚变实验堆（ITER）。

ITER是目前全球最大的核聚变工程装置，由欧洲、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度和中国等国家联合参与建设。

该装置采用了托卡马克型磁约束装置，利用超强磁场将等离子体束缚在中心区域，通过加热和压缩等手段实现核聚变反应。

中国作为ITER计划的参与方，承担着关键的任务和责任。

我国核聚变领域的研究人员和工程师们在ITER计划中积极参与核聚变技术的研发与实践，为最终实现可控核聚变提供了重要的支持和贡献。

除了EAST和ITER，我国还在积极推进其他核聚变实验装置的建设和研究。

例如，我国正在建设的中国环向聚变实验装置（CFETR）将是我国第一个具有商业级能力的核聚变实验装置，预计在2035年前后投入运行。

CFETR将进一步提升我国在核聚变领域的研究和实验能力，为实现可控核聚变提供更加坚实的基础。

核聚变技术作为清洁能源的潜在来源，具有巨大的发展潜力。

我国在核聚变领域的装置研究和工程建设方面取得了令人瞩目的成就，为推动清洁能源的发展和应对气候变化做出了积极贡献。

随着我国在核聚变领域的实验和工程装置不断发展和完善，相信将来核聚变技术能够为人类提供更加可靠、高效的能源解决方案。

我国等离子体领域成就和专家

我国等离子体领域成就和专家1——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），有“人造太阳”之称，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。

2006年9月28日，世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置首轮物理放电实验取得成功，标志着中国站在了世界核聚变研究的前端。

2016年2月，中国EAST物理实验获重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。

2018年11月12日，从中科院合肥物质科学研究院获悉，EAST实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。

2021年5月28日，全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。

12月，全超导托卡马克核聚变实验装置度开机运行。

12月30日晚，全超导托卡马克核聚变实验装置实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。

2023年4月12日21时，全超导托卡马克核聚变实验装置创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。

专家——吴征威在公共卫生健康领域，他将等离子体技术应用于消毒灭菌，开发出多款康复辅助产品，在解决环境安全、公共卫生、食品保鲜等疑难课题方面取得了显著成绩。

等离子体可以在短时间内杀灭各类细菌、真菌、霉菌等微生物。

利用这一技术，能够高效的形成相对洁净的空间，根据需求快速部署，尤其在自然灾害或重大伤亡事故发生时，此类装备能够在帐篷、车辆、建筑内迅速建立起初级卫生防疫系统。

他主持开发的“便携式等离子体杀菌装置”已形成样机，有望成为一种替代性的物理除菌方法。

此外，他与同事们一起利用等离子体技术对传统的骨科材料进行处理，获得了更安全、生物相容性更好、具有部分自清洁功能的生物医学材料。

“东方超环”核聚变实验装置

“东方超环”核聚变实验装置人类曾赖以生存的传统能源——煤炭、石油、天然气正在逐渐枯竭，据预测，它们的服务时间最多只够再维持两三百年。

面对如此严峻的“能源危机”，人类将视线转移到太阳能、风能、水能、海洋能、生物质能等新能源上，但因技术和自然因素的限制，其产生的能量仍无法满足人类需求。

一筹莫展之际，人类从太阳身上得到了灵感。

每天都在发光发热的太阳拥有无穷的能量，而给予它能量的正是太阳核心所发生的核聚变反应，科学家便由此联想到人为制造核聚变反应，从而释放出可以为人类所用的能量。

氢弹就是人类已经实现的一种核聚变反应产物，但氢弹的问题是能量缓释无法控制，所以它爆炸的一瞬间形成了可以毁灭地球的杀伤力。

为了将这种具有强大杀伤力的能量转化为可以为人类所用的能源，一系列受控热核聚变能的研究相继展开。

由我国科技工作者独立设计制造的“东方超环”核聚变实验装置，是世界首个全超导托卡马克装置，通过将反应原料加热到上亿摄氏度（比太阳核心温度高十倍）来实现可控核聚变反应。

因为这一实验的反应原理与太阳相同，因此也被称为“人造太阳”项目。

诊断系统“东方超环”在进行实验时，科学家们需要全程监控它的各项反应参数。

然而由于“超高温度”造成的极限环境很难直接测量，科学家们就“迂回”地采用光谱分析来推导里面的各项参数数据。

这种方法很像医生通过听诊来判断人体内的健康情况，因此将极限环境下的测量系统称为诊断系统。

微波加热系统采取家用微波炉的微波共振原理，通过数万倍于家用微波炉的加热功率将聚变燃料的温度加热到上亿摄氏度，以达到核聚变所需的反应温度（相当于数万个家用微波炉同时运转）。

文/张素贞低温分配系统为“东方超环”上的超导材料分配低温冷却剂（主要是零下269摄氏度的液氦），使超导导体达到所需的低温，从而实现“超大电流”在超导材料上“无阻碍”地通过。

中性束注入系统利用中性粒子不受磁场控制的原理，将加速后具有巨大动能的中性粒子与带电粒子进行碰撞来传递能量，从而加热聚变材料。

人造太阳知识点

人造太阳知识点
人造太阳是一种模拟太阳内部核聚变反应的实验装置，也被称为托卡马克装置。

它是通过使用磁场来控制等离子体，使得核聚变反应可以在一个受控的环境中进行。

以下是关于人造太阳的一些知识点：
1. 托卡马克装置是由中国科学院等离子体物理研究所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置，是世界上第一个实现稳态高约束模式运行且持续时间达到百秒的装置。

2. 人造太阳的核聚变反应是通过将氘和氚等氢同位素加热到高温和高压的条件下进行的。

在等离子体中，氘和氚原子核会互相碰撞，并在高温高压的条件下形成氦和中子，同时释放出巨大的能量。

3. 人造太阳的核心部分是由核聚变反应产生的等离子体，而磁场则用于控制等离子体的运动和稳定性。

托卡马克装置中的磁场强度可以达到数千高斯，比地球磁场强得多。

4. 人造太阳的研究对于理解太阳内部的核聚变过程和探索清洁能源具有重要意义。

此外，人造太阳还可以用于开展相关物理、材料、工程等领域的研究。

5. 目前，国际热核聚变实验反应堆（ITER）是世界上最大的托卡马克装置，其建设正在进行中，旨在验证可控核聚
变技术的可行性和经济性。

6. 中国科学家也在人造太阳领域取得了一定的进展，例如中国的“人造太阳”东方超环已经实现了稳态高约束模式运行且持续时间达到百秒，为可控核聚变技术的研究提供了重要的实验基础。

托克马克装置原理

托克马克装置原理
托克马克装置是核聚变实验装置之一，其原理是利用恒定的磁场和变化的磁场产生离子的运动轨迹，将离子保持在空间中运动，并通过恒定的外部加热及高功率的微波辐射将离子加热到高温，促使其发生核聚变反应，从而产生能量。

具体来说，托克马克装置由磁场系统、加热系统、离子注入、检测和测量系统等组成。

其中磁场系统是托克马克装置的核心部分，其作用是在空间内产生恒定的磁场和变化的磁场。

通过调节磁场，可以控制离子的运动轨迹和速度，使其在空间中形成一种类似于托波立兹运动的运动模式。

接下来，利用外部加热系统和微波辐射技术，将离子加热到高温，使其达到核聚变条件。

在离子能量达到一定水平后，离子之间的核反应开始发生，核聚变反应在高温下持续进行，当聚变反应达到一定的强度时，可产生大量的热能，从而实现核聚变能量的释放和控制。

通过托克马克装置实验，可以研究核聚变反应的机制、探索提高聚变反应效率的方法，为核聚变能源的研究和开发提供重要的理论和技术基础。

紧凑型聚变实验装置施工组织设计

一、概述现代科技的快速发展为人类提供了更多的可能性，其中核能技术作为清洁能源的研究备受关注。

在核能技术的研究中，聚变技术被认为是未来最具潜力的能源来源之一。

紧凑型聚变实验装置（Compact Fusion Reactor, CFR）作为一种新兴的聚变技术，其研发和建设备受到了广泛的关注和期待。

在整个实验装置的建设过程中，施工组织设计是至关重要的一环。

本文将着重探讨紧凑型聚变实验装置施工组织设计的相关内容。

二、紧凑型聚变实验装置概述紧凑型聚变实验装置是一种模拟太阳核聚变反应的实验装置，通过高温等离子体的控制来实现核聚变反应，并释放出巨大的能量。

与传统的核裂变反应相比，聚变反应不会产生放射性废物，且燃料资源更为丰富。

紧凑型聚变实验装置的研究和建设具有重要的意义。

三、紧凑型聚变实验装置施工组织设计的重要性1.影响工程进度的关键因素紧凑型聚变实验装置的建设是一个复杂的工程项目，涉及到大量的工程技术和工艺。

施工组织设计是影响工程进度的关键因素之一，良好的施工组织设计可以有效地提高工程建设的效率，缩短工期。

2.保障工程质量和安全施工组织设计不仅关乎工程进度，更关乎工程质量和安全。

在紧凑型聚变实验装置的建设过程中，施工组织设计需要充分考虑工程的特殊性，合理安排施工流程，确保施工过程中不发生安全事故，同时保证工程质量符合要求。

3.优化资源配置施工组织设计可以帮助优化资源配置，合理规划材料、人力和设备的利用，从而降低工程成本，提高资源利用效率。

四、紧凑型聚变实验装置施工组织设计的基本原则1.综合考虑工程特点在进行施工组织设计时，需要充分考虑紧凑型聚变实验装置工程的特点，例如工程规模、技术要求、安全风险等，从而制定合理的施工方案。

2.合理确定施工进度根据工程的实际情况，合理确定施工进度，充分考虑施工过程中的可能变化和不确定性因素，确保施工进度的合理性和可行性。

3.科学规划施工组织科学规划施工组织，合理划分施工任务，明确责任分工，确保施工过程中各项工作有条不紊地进行。

托卡马克装置的工程挑战与解决方案

托卡马克装置的工程挑战与解决方案托卡马克装置作为目前最先进的核聚变实验装置之一，为实现可持续的清洁能源提供了重要的技术保障。

然而，要将托卡马克实现商业化应用，还存在着许多工程挑战需要克服。

本文将探讨托卡马克装置的工程挑战以及解决方案。

首先，一个关键问题是如何维持完全等离子束稳定。

等离子体物理性质复杂，容易受到扰动而产生破裂或不稳定现象。

为了解决这个问题，科学家们采取了多种方法。

一种方法是通过引入外加磁场来抑制等离子体的不稳定性。

这样的磁场可以通过构建复杂的磁场装置实现，确保等离子体在托卡马克装置中保持稳定。

其次，高温等离子体对材料具有极高的腐蚀性，这给托卡马克装置的材料选择带来了挑战。

目前，科学家们正在研究和开发新型材料，以抵御高温等离子体对装置的破坏。

一种解决方案是使用高温耐腐蚀合金，如钨合金和铬合金。

这些材料在高温下仍能保持稳定，有效延长了装置的使用寿命。

此外，托卡马克装置需要巨大的能量输入才能维持等离子束的稳定。

然而，能量供应和稳定性之间的平衡也是一个挑战。

一方面，过多的能量输入会导致等离子体过热，破坏装置；另一方面，能量供应不足则无法维持等离子束的稳定。

为了解决这一问题，科学家们正在研究更高效的能源转换和供应技术，以确保能够满足装置的需求并保持等离子束的稳定。

最后，托卡马克装置的规模也是一个工程挑战。

现有的实验装置规模较小，无法实现商业化应用所需的大规模能源输出。

为了解决这个问题，科学家们正在研究和设计更大型的托卡马克装置。

这包括设计更高功率的磁体和更大尺寸的等离子室，以提高装置的能量产出和可持续性。

总之，托卡马克装置作为核聚变能源的重要技术之一，面临着诸多工程挑战。

通过引入外加磁场、使用高温耐蚀合金、研究高效能源转换技术和设计更大型的装置等解决方案，可以逐步克服这些挑战。

相信随着科学技术的不断发展，托卡马克装置将会在实现核聚变能源商业化应用的道路上迈出更大的步伐，为人类提供清洁、可持续的能源解决方案。

受控核聚变实验装置原理和进展

受控核聚变实验装置原理和进展核聚变作为一种潜在的清洁、可持续的能源来源，一直被视为解决全球能源危机的理想方案。

然而，要实现核聚变能源的商业化应用，仍然面临许多挑战。

为了更好地理解和开发核聚变技术，科学家们进行了各种各样的实验，其中受控核聚变实验装置扮演着重要的角色。

本文将介绍受控核聚变实验装置的原理和进展。

受控核聚变实验装置的原理基于核聚变反应，在这种反应中，轻元素的原子核融合在一起形成更重的原子核，并释放出巨大的能量。

为了在实验装置中实现这种核聚变反应，科学家们创造了一种受控的环境。

下面将逐步介绍受控核聚变实验装置的原理。

首先，受控核聚变实验装置需要提供适宜的温度和压力条件。

核聚变反应需要非常高的温度，通常在数百万摄氏度以上。

为了实现这种高温，常用的方法是使用等离子体。

等离子体是一个高度电离的气体，其中的电子和离子被分离，并且可以在强磁场中自由运动。

强磁场有助于维持等离子体的稳定性和热量分布的均匀性。

另外，受控核聚变实验装置还需要提供足够的压力，以便保持等离子体的稳定状态。

通常使用的方法是通过在等离子体周围施加电磁感应力来维持等离子体的形状。

这可以通过使用特殊的线圈来实现，这些线圈创建一个饼状或璧状的磁场，将等离子体牢固地困在中心位置上。

一旦创建了适宜的温度和压力条件，受控核聚变实验装置需要提供足够的燃料。

核聚变反应通常使用氘和氚等同位素作为燃料。

这些同位素都是氢的变种，其中氘由一个质子和一个中子组成，而氚由一个质子和两个中子组成。

当这些同位素加热到高温并暴露于等离子体中时，它们会发生核聚变反应，产生更重的原子核。

为了维持核聚变的可控性，受控核聚变实验装置还需要提供恰当的反应调控和能量捕获系统。

在核聚变反应中，释放的能量来自于原子核的融合，但这些能量以高速粒子的形式产生。

为了捕获这些能量并转化为可用的电能，科学家们设计了各种各样的能量捕获和转化系统。

近年来，受控核聚变实验装置取得了一系列重要进展。

CT-6托卡马克装置—中国第一台托卡马克核聚变实验装置

CT-6托卡马克装置—中国第一台托卡马克核聚变实验装置作者：暂无来源：《军事文摘·科学少年》 2015年第6期在中国科学技术馆展馆外，陈列着一个样子奇特的静态装置，它就是—CT- 6托卡马克装置。

它是我国第一台托卡马克核聚变实验装置，由中国科学院物理研究所和电工研究所于1974年建造，曾获1978年全国科学大会一等奖。

什么是核聚变核聚变指由质量小的原子核，主要指氘或氚核，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核聚合反应，生成新的质量更重的原子核，并伴随巨大的能量释放的一种核反应生成过程。

与传统化石能源相比，核聚变燃料储备丰富，海水中氘的储量足够人类使用几十亿年。

另外，核聚变反应的废物为氦，对环境无污染。

托卡马克用来做什么早在20世纪50年代，人类就已经实现了核聚变—氢弹爆炸，从那时起，物理学家们就一直梦想着能够通过原子核聚变产生廉价、安全且丰富的能量，但氢弹的爆炸是不可控制的。

人类若想有效利用核聚变能量，必须合理控制核聚变的速度和规模，实现持续平稳的能量输出。

托卡马克就是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形装置。

托卡马克（Tokamak）一词来源于环形和磁场的俄文。

在中国科技馆展出的托卡马克装置于1974年建成并运行，2000年被关闭，2003年由中国科学院物理研究所捐赠给中国科学技术馆。

托卡马克如何运行托卡马克主体结构由环形真空室、环向磁场线圈、铁心变压器、平衡磁场线圈和底座组成。

除了展出主体，还有电源和传输系统、抽气和充气系统、控制系统、诊断系统、数据采集系统。

托卡马克是一个脉冲运行的环形装置，通过磁场约束等离子体，创造氘、氚发生聚变的超高温环境，实现对聚变反应的控制。

它的特点是存在环形等离子体电流，采用角向磁场和环向磁场组成螺旋形磁场约束等离子体，保证等离子体的平衡并抵御各种不稳定性。

托卡马克运行时，先将真空室抽空，并充以一定的工作气体；环向场线圈放电产生环向磁场；变压器初级线圈通电产生环向电动势，在环形真空室内击穿，形成等离子体和其中的环向电流，电流作为变压器的次级继续维持并加热等离子体至高温。

托卡马克基本结构

托卡马克基本结构托卡马克（Tokamak）是一种用于核聚变实验的装置，采用环形磁场来限制等离子体，并通过加热等离子体使其达到高温和高密度。

它是目前研究核聚变最常用的装置之一。

托卡马克基本结构包括等离子体、磁场线圈、真空室和加热系统等。

1. 等离子体等离子体是托卡马克的核心部分，它是由气体在高温和高压下电离而形成的第四态物质。

等离子体的主要成分是氢的同位素氘和氚。

在托卡马克中，通过加热和注入气体等方式，使等离子体达到高温和高密度的条件，以便进行核聚变反应。

2. 磁场线圈磁场线圈是用于限制等离子体运动轨迹的重要部件。

托卡马克采用环形磁场，通过磁场线圈产生强大的磁场，将等离子体约束在环形空间内。

磁场线圈通常由超导材料制成，以保持长时间的稳定运行，并减少能量损耗。

3. 真空室真空室是托卡马克中用于保持低压环境的容器。

由于等离子体的存在，需要在托卡马克中维持较低的气压，以避免等离子体与气体相互作用。

真空室通常由金属材料制成，具有良好的密封性和耐高温性能。

4. 加热系统加热系统是用于提供能量给等离子体，使其达到所需的高温状态。

托卡马克中常用的加热方式包括射频加热、中性束注入和电子回旋共振加热等。

这些加热系统能够向等离子体注入高能量的粒子，增加其运动速度和碰撞频率，从而提高核聚变反应的概率。

5. 真空抽取系统真空抽取系统是用于维持真空室内的低压环境的装置。

由于托卡马克需要在低压环境下运行，所以需要通过真空抽取系统将气体抽取出去，以保持真空室的良好工作状态。

真空抽取系统通常由真空泵和气体处理装置组成。

6. 真空检测系统真空检测系统用于监测和控制真空室内的气压和气体成分。

通过真空检测系统，可以实时监测真空室内的气压，并及时采取措施调节真空抽取系统的工作状态。

真空检测系统通常包括压力传感器、气体分析仪和控制系统等。

7. 数据采集和控制系统数据采集和控制系统用于采集和处理托卡马克运行过程中的各种参数信息，并对托卡马克进行实时监控和控制。

托卡马克装置

●托卡马克装置：●核反应有聚变、裂变两种方式。

●核裂变：就是一个大质量的原子核（如铀(yóu)、钍(tǔ)、钚（bu）等）吸收一个中子后分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，●又能使别的原子核接着发生核裂变，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。

●如原子弹爆炸。

●核聚变：由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温（近亿度）和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。

如氢弹爆炸。

●托卡马克装置又称为托卡马克环流器，是一种受控核聚变实验装置。

●受控核聚变的优点：●一是理论和实践都证明，核聚变比核裂变释放出的能量要大得多；●二是资源蕴藏丰富，作为重核裂变主要原料的燃料铀，目前探明的储量仅够使用约一百年，而轻核聚变用的燃料氘在海水中储藏丰富，1升海水可提取30毫克氘，通过聚变反应能释放出相当于300公升汽油的能量。

可谓取之不尽，用之不竭；●三是成本低，1公斤浓缩铀的成本约为1.2万美元，而1公斤氘仅需300美元；●四是安全可靠，万一发生事故，反应堆会自动冷却而停止反应，不会产生放射性污染物，不会发生爆炸事故。

（日本福岛核电事故：断电无法提供冷却水，由于裂变产物衰变释放热量，使核燃料组件温度升高，压力容器内气压升高，工作人员为减压，释放压力容器内的水蒸气，使核反应堆失水，部分燃料爆露出水面，温度继续升高，使露出的燃料棒的锆合金包壳融化，于是放射性的裂变产物便释放出来，并随减压释放出的水蒸气一起排入大气，造成污染。

）●托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。

在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

●2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。

托卡马克原理

托卡马克原理
托卡马克（Tokamak）是一种利用等离子体物理的核聚变实验装置，它利用恒定的磁场和放置在其中的等离子体环绕的不稳定弧形空间来实现核聚变反应。

这种装置是目前最先进和最广泛研究的核聚变装置之一。

托卡马克原理的基本概念是通过创建磁场来控制等离子体，从而使等离子体稳定地保持在一个环形空间中。

该环形空间称为托卡马克腔室，通常采用环形或弧形的磁场配置。

这些磁场可以通过线圈系统产生，通过供电系统提供电流。

当电流通过线圈时，会形成磁场，这个磁场被称为主磁场。

主磁场的作用是保持等离子体在环形空间内运动，并防止其接触到腔室壁。

此外，主磁场还会使得等离子体旋转起来，形成托卡马克流动。

为了进一步稳定等离子体，还需要额外的辅助磁场。

这些辅助磁场可以通过添加电流到线圈系统中来产生。

辅助磁场的作用是使等离子体在环形空间内保持稳定，并减少不稳定性。

在托卡马克中，等离子体始终处于高温状态，因此需要一种冷却系统来保持腔室壁的温度稳定在可接受的范围内。

常见的冷却方式包括使用冷却剂或循环水来吸收热量，并通过冷却系统将热量散发出去。

通过控制磁场的强度和形状，以及辅助磁场的添加，可以控制等离子体的行为和稳定性。

这样，等离子体就可以保持在一个
相对稳定的状态下，为核聚变反应提供良好的条件。

托卡马克原理的研究不仅有助于理解等离子体物理和核聚变过程，还为未来实现可持续能源提供了可能。

虽然目前仍存在许多技术挑战和困难，但托卡马克作为核聚变实验装置的重要代表，为人类探索可持续能源的道路提供了一个重要的方向。

都说大科学装置，到底大科学装置是个啥？

都说⼤科学装置，到底⼤科学装置是个啥？什么是⼤科学装置？近年来，⼤科学装置屡屡在媒体报道中出现，合肥综合性国家科学中⼼建设也与⼤科学装置密切相关，那么什么是⼤科学装置？⼤科学装置⼜被称为国家重⼤科技基础设施，是指通过较⼤规模投⼊和⼯程建设来完成、建成后需长期稳定运⾏和持续开展科学技术活动，以实现重要科学技术和公益服务⽬标的国家⼤型基础设施。

中国科学院是承担我国⼤科学装置建设和运⾏的主要⼒量，截⽌2019年底，建设完成并投⼊运⾏的设施20个，在建设施12个。

中科院⼀批⼤科学装置的成功运⾏，取得了丰硕成果，在国家科技发展中发挥重要作⽤。

中科院合肥研究院的⼤科学装置2017年，合肥市获批建设全国第⼆个综合性国家科学中⼼，也是我国⼤科学装置最为集中的城市之⼀。

其中，中科院合肥研究院现有3个⼤科学装置(运⾏2个，在建1个)，正在预研2个⼤科学装置。

的⼤科学装置！今天⼩编就带⼤家了解下合肥研究院的⼤科学装置！今天⼩编就带⼤家了解下合肥研究院全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）什么是“核聚变”？核聚变就是⼩质量的两个原⼦核合成⼀个⽐较⼤的原⼦核，太阳就是依此⽽释放出巨⼤的能量。

聚变能由于具有清洁、环保、安全、原材料储量极其丰富等优点，被认为是最终解决⼈类能源问题的战略能源。

世界各国尤其是发达国家都在不遗余⼒地开展受控核聚变的研究。

磁约束是实现受控核聚变的⼀种途径。

通过多种⽅式将⼀定量的核聚变燃料加热到超过1亿摄⽒度的⾼温，在如此⾼的温度下，原⼦被完全电离，与电⼦⼀起形成等离⼦体。

带电粒⼦受到磁场的束缚，只能沿着磁感线运动，因此可以⽤磁容器构建反应室，使⾼温核聚变燃料不与反应器壁接触，最终实现受控核聚变反应。

托卡马克是⼈类为了开发核聚变能⽽研制的⼀种实验装置，最先由俄罗斯科学家提出。

它是磁约束的⼀种形式。

为了获得更加稳定的约束磁场，⼈们利⽤超导磁体来产⽣约束等离⼦体的磁场，维持托卡马克的稳态运⾏。

⼩编说到这⾥，各位都明⽩什么是全超导托卡马克核聚变实验装置了吧。

关于全超导托卡马克核聚变实验装置的学术成果

一、简介全超导托卡马克核聚变实验装置是我国科学院物理研究所研制的一种核聚变实验装置，其目标是在高温等离子体物理、核聚变等领域取得突破性进展。

该实验装置采用全超导技术，具有很高的磁场强度和稳定性，是我国目前最先进的托卡马克核聚变实验装置之一。

二、研究背景核聚变是一种理想的清洁能源来源，其在太阳等恒星中起着至关重要的作用。

人类长期以来一直在努力实现人工核聚变反应，并期望将其应用于能源生产中。

全超导托卡马克核聚变实验装置的研究即有助于推进人类对核聚变的理解，并进一步加快清洁能源领域的发展。

三、研究目标全超导托卡马克核聚变实验装置的研究目标包括：1. 建立高温等离子体物理的基础理论和实验技术2. 探索核聚变等离子体的控制和稳定化技术3. 进一步研究超导磁体技术在核聚变领域的应用四、科研成果通过全超导托卡马克核聚变实验装置的研究，科研团队已取得多项重要成果，包括但不限于：1. 独特的核聚变等离子体物理性质模拟研究，揭示了高温等离子体的行为规律和特性。

2. 高温等离子体控制技术研究，实现了对核聚变等离子体的精确控制，为其稳定运行奠定了基础。

3. 超导磁体技术在核聚变领域的应用探索，研究团队在磁场强度和稳定性方面取得重要突破，为实现核聚变反应提供了重要支持。

五、学术贡献全超导托卡马克核聚变实验装置的研究成果对核聚变领域具有重要的学术贡献：1. 对高温等离子体物理的深入理解，为核聚变理论研究提供了重要实验数据和现象验证。

2. 创新的等离子体控制技术，为核聚变实际应用提供了技术支撑和可行性验证。

3. 超导磁体技术在核聚变领域的应用实践，为超导技术在能源领域的广泛应用奠定了技术基础。

六、展望全超导托卡马克核聚变实验装置的研究成果为核聚变领域的进一步发展提供了重要参考和支持。

未来，研究团队将继续深入研究高温等离子体物理、核聚变等领域，不断取得新的突破和进展，为人类的清洁能源梦想贡献力量。

七、结语全超导托卡马克核聚变实验装置的研究成果，不仅在学术上具有重要意义，同时也为解决能源问题、改善生态环境提供了重要支持。

托卡马克

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受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。但常规托卡马克装置体积庞大、效率低，突破难度大。上世纪末，科学家们把新兴的超导技术用于托卡马克装置，使基础理论研究和系统运行参数得到很大提高。据科学家估计，可控热核聚变的演示性的聚变堆将于2025年实现，商用聚变堆将于2040年建成。商用堆建成之前，中国科学家还设计把超导托卡马克装置作为中子源，用于环境保护、科学研究及其它途径。这一设想获得国内外专家较高评价。
1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。当人们提出这种磁约束的概念后，磁约束核聚变研究在一些方面的进展顺利，氢弹又迅速试验成功，这曾使不少国家的核科学家一度对受控核聚变抱有过分乐观的态度。但人们很快发现，约束等离子体的磁场，虽然不怕高温，却很不稳定。另外，等离子体在加热过程中能量也不断损失。
托卡马克
可控核聚变装置
目录
01 装置的主要部件和子系统
03 结构原理
02 核聚变简介 04 各国概况
目录
05 历史发展
ห้องสมุดไป่ตู้07
钢铁侠中的“方舟反应堆”
06 现状及前景
托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。它的名字Tokamak来源于环形、真空室、磁、线圈。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。
截至2023年，托卡马克装置是实现可控核聚变占据主流的方式。
装置的主要部件和子系统
托卡马克(Tokamak)是一环形装置，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈 (kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。

关于全超导托卡马克核聚变实验装置的学术成果 -回复

关于全超导托卡马克核聚变实验装置的学术成果-回复全超导托卡马克核聚变实验装置（以下简称“全超导托卡马克装置”）是目前国际上最先进的核聚变实验设备之一。

它采用了超导磁体和高温超导材料，旨在实现长时间稳定运行以及高效能的控制磁约束聚变等离子体。

该装置的建设和运行取得了一系列学术成果，对于推动核聚变技术的发展以及解决能源问题具有重要意义。

首先，全超导托卡马克装置在核聚变技术的研究和发展方面做出了重要贡献。

通过模拟和实验的结合，确定了合适的磁约束参数和聚变等离子体参数，为实现核聚变反应提供了关键性的支持。

研究人员通过精确的场调控技术，在装置中成功实现了高强度磁场的精确定位和稳定控制，从而保证了核聚变反应区域的稳定性和可控性。

其次，全超导托卡马克装置还通过改进设备结构和优化运行模式，提高了聚变等离子体的能量密度和温度。

研究人员采用了先进的超导材料，使得维持高温等离子体所需能量大大减少，从而取得更高的能量回收效率。

同时，装置中的多级螺旋状磁场系统的创新设计，有效地改善了等离子体运动轨道，提高了反应的效率和稳定性。

另外，全超导托卡马克装置在研究材料耐辐照和承受高温等极端条件的能力方面也取得了重要突破。

在核聚变反应过程中，反应室内的等离子体释放出大量的中子和高能粒子，对设备材料产生严重的辐射损伤和高温腐蚀。

研究人员采用了先进的材料设计和冷却技术，有效提高了全超导托卡马克装置的辐照/高温耐受能力，为持续稳定的聚变实验提供了重要保障。

此外，全超导托卡马克装置在研究并优化核聚变燃料及等离子体参数的过程中积累了大量宝贵的数据。

通过对燃料含量、比例以及压力等参数的调节，研究人员在装置内成功实现了不同燃料组合的核聚变反应，并收集了大量实验数据，为未来工程型托卡马克设计和运行提供了重要参考。

综上所述，全超导托卡马克核聚变实验装置在研究和发展核聚变技术方面取得了一系列学术成果。

通过优化装置结构和运行模式，研究人员提高了聚变等离子体的能量密度和温度，实现了可控的核聚变反应。