中美“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置聯(lián)合實(shí)驗(yàn)獲成功

記者從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，中國新一代“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置ＥＡＳＴ與美國通用原子能公司托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置ＤＩＩＩ－Ｄ近日聯(lián)合實(shí)驗(yàn)并獲得成功，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了*依靠自舉電流和非感應(yīng)驅(qū)動電流的托卡馬克高性能穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的可行性。

此次實(shí)驗(yàn)的主要目的是利用ＤＩＩＩ－Ｄ的離軸加熱與電流驅(qū)動能力模擬ＥＡＳＴ的實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)現(xiàn)高比壓、高自舉電流份額的*非感應(yīng)電流高約束等離子體，并利用ＤＩＩＩ－Ｄ全面先進(jìn)的物理診斷和分析工具進(jìn)一步加深對相關(guān)物理問題的理解，為ＥＡＳＴ實(shí)現(xiàn)具有高參數(shù)的*穩(wěn)態(tài)等離子體探索出一種先進(jìn)的運(yùn)行模式。

實(shí)現(xiàn)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置高性能穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ＩＴＥＲ）的目標(biāo)之一。ＥＡＳＴ作為一個超導(dǎo)托卡馬克裝置，為ＩＴＥＲ預(yù)演穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是其重要使命。ＥＡＳＴ下輪實(shí)驗(yàn)加熱功率將升級到超過２０兆瓦，如何使用這些功率實(shí)現(xiàn)具有高參數(shù)的穩(wěn)態(tài)等離子體，是目前面臨的一個關(guān)鍵課題。

通過與美國通用原子能公司此次合作，中科院等離子體所科研人員在ＤＩＩＩ－Ｄ上模擬了ＥＡＳＴ的實(shí)驗(yàn)條件，成功實(shí)現(xiàn)了與ＥＡＳＴ等效旋轉(zhuǎn)扭矩注入，及相同電流爬升率條件下，具有內(nèi)部輸運(yùn)壘、高自舉電流份額、超寬電流分布等條件的*非感應(yīng)電流高性能等離子體，從而驗(yàn)證了*依靠自舉電流和非感應(yīng)驅(qū)動電流的托卡馬克高性能穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的可行性。

ＤＩＩＩＤ托卡馬克裝置是世界上運(yùn)行、磁約束聚變和非圓截面等離子體物理研究水平的大型實(shí)驗(yàn)裝置，直屬美國能源部。等離子體所專家介紹，未來等離子體所將加深與ＤＩＩＩ－Ｄ的合作，充分利用ＤＩＩＩ－Ｄ的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，建立若干穩(wěn)定的聯(lián)合研究小組；在ＥＡＳＴ上進(jìn)一步開展模擬未來高性能、近堆芯等離子體條件下非感應(yīng)全波驅(qū)動及先進(jìn)托卡馬克穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究。

美、法等國在２０世紀(jì)８０年代中期發(fā)起了耗資４６億歐元（當(dāng)時市值）的熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ＩＴＥＲ）計(jì)劃，旨在建立世界上*個受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，為人類輸送巨大的清潔能量。這一過程與太陽產(chǎn)生能量的過程類似，因此受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)裝置也被俗稱為“人造太陽”。

中國是熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ＩＴＥＲ計(jì)劃）的參與國之一。ＥＡＳＴ是由中國獨(dú)立設(shè)計(jì)的世界*全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，２００７年３月通過國家驗(yàn)收，并在近年來取得了一系列實(shí)驗(yàn)成果。其科學(xué)目標(biāo)是為ＩＴＥＲ計(jì)劃和中國未來獨(dú)立設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)行核聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。