磁约束核聚变研究

1965年，他负责三线基地，即原二机部585所 的筹建工作，1969年底，随三线建设迁至四川 乐山原二机部 585 所，即现核工业西南物理研 究院。文化大革命结束后，任二机部 585 所所 长，任职期间，他指导了中国环流器一号装置 的设计建设，领导了这一装置和全所的等离子 体物理与聚变工程技术的研究工作。 70年代初，他在国内率先提出了聚变裂变共生 堆的概念 李正武先生1980年被选为中国科学院院士 1988年，为了指导我国受控聚变事业的发展， 他及时提出了中国环流器二号的概念设计框架， 成为中国环流器二号计划的早期基础。
为什么加入ITER
据2006年6月国际能源巨头BP公司发布的《BP世 界能源统计》[11]的数据
中国的石油和天然气储量都 占世界总储量的1.3%，煤炭 占总储量的12.6%
90%上的能源为不可再生能源
可能的轻核聚变反应
D T He (3.5MeV) n (14.1MeV)
4
50% D D T (1.01MeV) p (3.02MeV) 50% He3 (0.82MeV) n (2.45MeV) D He3 He 4 (3.6 MeV) p (14.7MeV) 51% T He3 He 4 p n 12.1MeV 43% He 4 (4.8MeV) D (9.5MeV) 6% He5 (2.4 MeV) p (11.9MeV) p Li6 He 4 (1.7 MeV) He3 (2.3MeV) p B11 3He4 8.7 MeV
1993年6月9日，中共中央政治局常委、全国政协主席 李瑞环同志在安徽省委书记卢荣景陪同下，来等离子 体所考察
1996年10月24日，中科院副院长路甬祥来等离子体所视察
1998年9月24日，中共中央总书记、国家主席江 泽民视察等离子体所
2000年4月27日，中国科学院副院长白春礼，江绵恒来所检 查工作
氘 - 氚聚变反应具有 最高的反应截面， 聚变反应温度相对 较低，因此最容易 实现并得以利用
聚变原料问题
氘氘聚变：每立方米海水中氘的含量约为 33克，如果用海 水中的氘进行氘氘聚变反应，可供人类使用上亿年 氘氚聚变：用中子打锂就可以得到氚 ，我国陆地锂资源丰 富，可采储量超过数百万吨。以每个锂核转换成一个氚核 计算，每生产1万亿度电能要消耗约100吨锂，如果按每年 消耗1000吨计算，也可以用几千年，而海水中锂的储量要 比陆地上的储量还要大上万倍 。 氘氦 -3 聚变：尽管地球上的氦 -3 很少，但每平方公里月球 表面氦-3的含量约为 10-1000吨，储量十分丰富 ，由于人 类已经登月成功，所以成功将氦 -3运回地球也只是时间问 题 因此，可以说轻核聚变反应的原料取之不尽，用之不竭
九、可控热核聚变实验研究获得重大突破。中科院等离 子体所在 HT-7 超导托卡马克实验中，获得超过一分钟的 等离子体放电，从而使 HT-7 超导托卡马克成为世界上第 二个能产生分钟量级的高温等离子体的实验装置 十、发现长着四个翅膀的恐龙。中科院古脊椎动物与古 人类研究所徐星、周忠和博士及其同事，通过研究辽宁 的恐龙化石材料，发现鸟类的恐龙祖先长着四个翅膀， 很可能具有滑翔能力，为鸟类飞行起源于树栖动物、经 历一个滑翔阶段的假说提供了关键性证据
2003年十大科技进展
一、 首次载人航天飞行获得圆满成功。 2003 年10 月15 日， 中国首位航天员杨利伟乘“神舟五号”飞船成功升空，绕地 球飞行14圈后安全着陆 二、揭示水稻高产的分子奥秘和超级杂交稻研究取得重大突 破 三、抗击“非典”科研取得阶段性重大成果 四、纳米技术研究取得新进展。中科院金属所材料科学国家 实验室采用表面纳米化技术，在 300 摄氏度的温度环境中成 功实现纯铁块的表面氮化，突破了长期以来金属材料表面氮 化应用中的技术“瓶颈”。中科院物理所研制成功的一种新 纳米材料—全同金属纳米团簇，在硅金属的基片上成功种入 铝原子，其大小为1.5纳米，分布十分均匀，形成一种人工的 两维晶体。他们已经这样制备了16种不同的人工晶体
磁约束聚变研究
我国的聚变研究
我国的磁约束聚变起步于 70 年代初， 1974 年中科院物理所建成了我国第一个托卡马 克装置CT-6 ，随后中科院等离子体物理所 建成了 HT-6B 和 HT-6M ，并且在这些小装 置上对放电物理和磁流体活性等大量物理 课题进行了研究，不过，当时以上装置主 要限于欧姆加热。
李正武院士
中国科学院院士我国受控磁约束核聚变的奠基人、 成都理工大学名誉校长 李正武院士1916年11月8日生于浙江省东阳县（现 已改建为市），1934年浙江省高中毕业会考获第一 名，同年在3600名全国考生中以第一名的成绩考入 清华大学 1946年，他考取教育部公费留学，在加州理工学院， 获博士学位。主攻专业为核物理，导师为C.C.劳列 生与后来获诺贝尔奖的W.A.福勒；副攻专业为分子 生物物理，导师为后来获得诺贝尔奖的M.德尔布鲁 克。
2004年9月9日，第九届人大常委会副委员长、中国科协主 席、前任中科院院长周光召视察等离子体所
2004年12月20日，中共中央政治局常委、全国政协 主席贾庆林在安徽省省委书记郭金龙和省长王金山 等省领导陪同下，视察了等离子体所
2006年2月7日，中共中央政治局常委、全国人大常委会委员 长吴邦国视察了合肥物质科学研究院等离子体所
2006中国十大科技新闻
中国科学院院士工作局、中国工程院学部工作局和科学时 报社共同主办，在院士、科技人员、科技新闻工作者推荐 候选新闻的基础上， 565 名中国科学院院士、中国工程院 院士投票评选的2006年中国十大科技进展新闻和世界十大 科技进展新闻
（1）下一代互联网技术获重大成果；（2）川东北地区发现迄今最 大整装天然气田；（3）首个全超导托卡马克核聚变实验装置建成； （4）在量子水平上观察到化学反应共振态；（5）第一条“绿色长 廊”穿越塔克拉玛干沙漠；（6）首次环球大洋科考凯旋；（7）治 疗性乙肝疫苗研究获重大进展；（ 8 ）北京正负电子对撞机重大改 造工程获关键性突破；（ 9）实现两粒子复合系统量子态的隐形传 输；（10）“遥感卫星一号”发射成功。
等离子体物理所
中国科学院等离子体物理研究所成立于1978 年9月，主要从事高温等离子体物理、磁约 束核聚变工程技术及相关高技术研究和开发 。 李吉士、陈春先 、霍裕平 、万元熙 、王绍 虎 、李建刚 先后担任所长 建所以来有数十位国家、省部委领导人视察 等离体物理所
1991年6月15日，国务院总理李鹏视察等离子体所
2007年2月5日，全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路 甬祥视察了等离子体物理所
2007年6月18日下午，陈至立国务委员
西南物理研究院
核工业西南物理研究院建院于1965年，隶属中国 核工业集团公司 位于四川省乐山市郊区，“七五”期间部分迁至 成都市，九十年代于成都市近郊新建了聚变研究 实验基地，2000年与成都理工大学子明、王怀明、 杨泽清、冯象玉、王金才、李正武、刘伟、林兴 炎、柯华柱、 邢洪业、王凤台、尚振奎、荣宪之
在美期间，解决了直接由核反应循环精密地自洽测定 质量数从1至35所有轻原子核质量的问题，并由此得出 当时最精确的爱因斯坦质量能量转换系数实验值 1954年，他去美国望城医学中心，创建了一台性能独 特的钴射线治疗仪。多年之后，此治疗仪还在使用 李正武院士，解放前去美国。1955年，经周恩来总理 在日内瓦与美方严正交涉，与著名学者钱学森等同船 返回祖国 1955年回国后，他协助我国原子核物理研究的先驱者 赵忠尧先生研制完成了我国第一台2.5MeV质子静电加 速器和第一台电子静电加速器 1955年末，他倡议在我国开展“可控热核反应”（即 “受控核聚变”）的研究，并以“大能量”作为代号
中国环流器二号A装置
真空室内部
在此期间,中国科学院等离子体物理研究 所也成功地将原苏联的T-7装置改建成可 以进行实验研究的超导磁体托卡马克装 置，使我国成为法、日、俄之后第四个 具有超导磁体托卡马克装置的国家
EAST全超导托卡马克
EAST
我国从事聚变研究的机构
核工业西南物理研究院和中国科学院等离 子体物理研究所是我国两家专业从事磁约 束核聚变研究的单位。 中国科技大学、中科院物理所、清华大学、 浙江大学、华中科技大学、北京科技大学 等有关实验室也在开展相关的研究工作
1984年我国自行设计建造的中国环流器一号（HL－1） 投入运行，标志着我国磁约束聚变进入了一个新阶段， 在该装置上开展了八年等离子体实验研究，在改善约 束，实现L-模到H-模的转换方面获得了许多重要的研 究成果，是我国核聚变研究史上的重要里程碑，此后 HL-1改建成中国环流器新一号（HL-1M），开展了以 高密度和高功率辅助加热和电流驱动为主要目标的实 验研究，为HL-2装置（后由 HL-2A计划所取代）的设 计、建造和实验打下良好的物理技术基础
中国加ITER
中国于2003年1月初正式宣布参加协商，其后美国 在1月末由布什总统特别宣布重新参加ITER计划， 韩国在2003年6参加ITER协商。以上六方于2005年6 月签订协议，一致同意把ITER建在法国核技术研究 中心Cadarache，结束了激烈的选址大战。印度于 2006年加入ITER计划。最终，七个成员国政府于 2006年11月签订了建设ITER的国际协议。
（8）北京正负电子对撞机重大改造工程获关键性突破。 11 月 18 日清晨7 时 20 分，北京正负电子对撞机重大改造工 程(BEPCII)储存环成功实现束流积累,储存环和直线加速器 工作稳定 , 束流性能良好，这意味着 BEPCII 第二阶段建设 任务基本达到目标，是工程建设的重大里程碑。在这之前 的 9 月 19日，我国最大单体超导磁铁研制成功，北京谱仪 Ⅲ超导磁铁励磁成功。目前，国际上只有欧美、日本能研 制这种大型探测器单位超导磁铁。2003年底，北京正负电 子对撞机(BEPC)圆满完成预定科学使命，国家批准中国科 学院高能物理研究所对 BEPC进行重大改造，即采用当前 国际先进的双环交叉对撞技术对 BEPC 进行改造，并对大 型探测器——北京谱仪进行全面改造。改造后的BEPCII将 在世界同类型装置中继续保持领先地位，将成为国际上最 先进的双环对撞机之一。（中国科学院高能物理研究所）
首个全超导托卡马克核聚变实验装置建成。 由我国自行设计、 研制的世界上第一个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置 (EAST)9月28日在进行首轮物理放电实验过程中，成功获得电 流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电，表明世界上新 一代超导托卡马克核聚变实验装置已在中国首先建成并正式投 入运行。EAST装置集全超导和非圆截面两大特点于一身，同 时具有主动冷却结构，它能产生稳态的、具有先进运行模式的 等离子体，国际上尚无成功建造的先例。EAST装置的关键部 件——超导磁体和某些重要子系统，如国内最大的2千瓦液氦 低温制冷系统、总功率达到数十兆瓦的直流整流电源、国内最 大的超导磁体测试设备等，均由中科院等离子体所的科技人员 自主研发、加工、制造、组装、调试，全部达到或超过设计要 求。EAST的建设使中国聚变研究向前迈出了一大步，受到国 际聚变界的高度重视。（中国科学院等离子体物理所）
五、上海建成世界上第一条商业化运营的磁浮列车示范线并 运行成功。这是中德两国在高科技领域合作的重大成果。磁 浮列车线全程33公里，列车时速430公里，中国继德国、日本 之后成为第三个掌握该项技术的国家。 六、三峡水库蓄水成功、永久船闸通航、首批发电 6 台机组 全部投产，创造出水电安装和投产世界纪录。 七、量子通信实验领域取得重大进展 八、百万亿数据处理超级服务器研制成功。由中科院计算所 国家智能计算机研发中心联合曙光公司共同推出的曙光 4000L，整个系统由40个机柜组成，有644个CPU，每秒3万亿 次峰值速度， 644G 内存，百万亿字节存储。该系统最大可 “在线”扩展到 80 个机柜，每秒峰值速度达 6.75万亿次，并 可同时适用于高性能“科学计算”和“信息服务”两大领域