超導托卡馬克核聚變實驗裝置

㈥ 中科院的全超導的「人造太陽」——托克馬克核聚變試驗裝置的調試運行成功，使我國在該領域的研究處於世界

可控核聚變俗稱人造太陽，因為太陽的原理就是核聚變反應。（核聚變反應主要藉助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，基本不污染環境）人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。科學家們希望發明一種裝置，可以有效控制「氫彈爆炸」的過程，讓能量持續穩定的輸出。科學家們把這類裝置比喻為「人造太陽」。
為實現磁力約束，需要一個能產生足夠強的環形磁場的裝置，這種裝置就被稱作「托克馬克裝置」——TOKAMAK，也就是俄語中是由「環形」、「真空」、「磁」、「線圈」的字頭組成的縮寫。早在1954年，在原蘇聯庫爾恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一個托卡馬克裝置。貌似很順利吧？其實不然，要想能夠投入實際使用，必須使得輸入裝置的能量遠遠小於輸出的能量才行，我們稱作能量增益因子——Q值。當時的托卡馬克裝置是個很不穩定的東西，搞了十幾年，也沒有得到能量輸出，直到1970年，前蘇聯才在改進了很多次的托卡馬克裝置上第一次獲得了實際的能量輸出，不過要用當時最高級設備才能測出來，Q值大約是10億分之一。別小看這個十億分之一，這使得全世界看到了希望，於是全世界都在這種激勵下大幹快上，紛紛建設起自己的大型托卡馬克裝置，歐洲建設了聯合環-JET,蘇聯建設了T20（後來縮水成了T15，線圈小了，但是上了超導），日本的JT-60和美國的TFTR（托卡馬克聚變實驗反應器的縮寫）。這些托卡馬克裝置一次次把能量增益因子（Q）值的紀錄刷新，1991年歐洲的聯合環實現了核聚變史上第一次氘－氚運行實驗，使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚變反應持續了2秒鍾，獲得了0.17萬千瓦輸出功率，Q值達0.12。1993年，美國在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，兩次實驗釋放的聚變能分別為0.3萬千瓦和0.56萬千瓦，Q值達到了0.28。1997年9月，聯合歐洲環創1.29萬千瓦的世界紀錄，Q值達0.60，持續了2秒。僅過了39天，輸出功率又提高到1.61萬千瓦， Q值達到0.65。三個月以後，日本的JT－60上成功進行了氘－氘反應實驗，換算到氘－氚反應，Q值可以達到1。後來，Q值又超過了1.25。這是第一次Q值大於1，盡管氘-氘反應是不能實用的（這個後面再說），但是托卡馬克理論上可以真正產生能量了。在這個大環境下，中國也不例外，在70年代就建設了數個實驗托卡馬克裝置——環流一號（HL-1）和CT-6，後來又建設了HT-6,HT-6B，以及改建了HL1M，新建了環流2號。有種說法，說中國的托卡馬克裝置研究是從俄羅斯贈送設備開始的，這是不對的，HT6/HL1的建設都早於俄羅斯贈送的HT-7系統。HT-7以前，中國的幾個設備都是普通的托卡馬克裝置，而俄羅斯贈送的HT-7則是中國第一個「超脫卡馬克」裝置。什麼是「超脫卡馬克裝置」呢？回過頭來說，托卡馬克裝置的核心就是磁場，要產生磁場就要用線圈，就要通電，有線圈就有導線，有導線就有電阻。托卡馬克裝置越接近實用就要越強的磁場，就要給導線通過越大的電流，這個時候，導線里的電阻就出現了，電阻使得線圈的效率降低，同時限制通過大的電流，不能產生足夠的磁場。托卡馬克貌似走到了盡頭。幸好，超導技術的發展使得托卡馬克峰迴路轉，只要把線圈做成超導體，理論上就可以解決大電流和損耗的問題，於是，使用超導線圈的托卡馬克裝置就誕生了，這就是超脫卡馬克。目前為止，世界上有4個國家有各自的大型超脫卡馬克裝置，法國的Tore－Supra，俄羅斯的T-15，日本的JT-60U，和中國的EAST。除了EAST以外，其他四個大概都只能叫「准超托卡馬克」，它們的水平線圈是超導的，垂直線圈則是常規的，因此還是會受到電阻的困擾。此外他們三個的線圈截面都是圓形的，而為了增加反應體的容積，EAST則第一次嘗試做成了非原型截面。此外，在建的還有德國的螺旋石-7，規模比EAST大，但是技術水平差不多。

㈦ 人造太陽是什麼裝置。

ITER裝置是一個能產生大規模核聚變反應的超導托克馬克，俗稱「人造太陽」。

上世紀50年代開始，以原子核的裂變反應為基礎的核電站登上世界能源舞台，但是這種核電站存在核廢料的處理、核輻射、核燃料鈾的開采和提料難等問題。相對來說，核聚變具有無可比擬的優點：它的原料儲量極其豐富，因其主要燃料是存在於海水之中的氘和氚。一升海水提取的氘能產生的聚變能源，相當於300升汽油。另外，聚變產物沒有放射性。同時，由於聚變反應需要的條件比較高，一旦發生事故，造成反應的等離子體約束破裂，聚變反應便會終止。因此聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。因此，聚變研究對於開發清潔能源，意義十分重大。此外，伴隨著聚變研究帶來的衍生和伴隨技術，比如超導磁體技術、大功率電源技術、超高真空技術、超低溫技術等，都會帶動相關產業發展，給民眾生活帶來很大改變。核聚變如果在民用上能實現可控，將徹底改寫人類的能源版圖。

「目前的聚變研究，功率相對來說還是比較低的。未來我們想實現聚變的可行性，需要在更好的加熱功率條件下，來驗證延長等離子體存在時間的科學可行性。這個挑戰十分巨大，因為聚變產生有一個物理學說叫勞遜判據，意思是要想產生聚變，就要使得等離子體的溫度達到上億度，這就是我們今後的科研攻關目標。」龔先祖說。

㈧ 超導托卡馬克的HT-7超導托卡馬克簡介

中國科學院等離子體物理研究所是我國核聚變研究的重要基地，主要從事高溫等離子體物理、受控熱核聚變技術的研究以及相關高技術的開發研究工作。擔負著國家核聚變大科學工程的建設和研究任務。八十年代建成HT-6B、HT-6M、MPTX、磁鏡等一批有影響的聚變研究實驗裝置。進入九十年代，又成功地建成我國第一個超導托卡馬克HT-7實驗裝置，使我國成為繼俄、法、日之後第四個擁有超導托卡馬克裝置的國家，為我國的核聚變研究進入世界核聚變前沿打下了堅實的基礎。等離子體所承擔了國家八六三高技術發展計劃、國家計委重大科技攻關項目，國防科工委預研項目、國家基金委和科學院重大、重點等多項研究任務，是世界實驗室在我國設立的核聚變研究中心，是第三世界科學院優秀研究中心。
九十年代初，等離子體所利用前蘇聯贈送的原價值約1500萬美元的T-7裝置進行大幅度 改造，使其成為研究性能不僅更加先進，而且更加完善的我國第一個超導托卡馬克---HT-7。其主要研究目標是，獲得並研究長脈沖或准穩態高溫等離子體，並檢驗和發展與其相關的工程技術，為未來穩態先進托卡馬克聚變堆提供工程技術和物理基礎。
經過三年半的努力，已全部按新設計要求完成任務。94年12月至95年3月成功地進行了HT-7首次工程聯調，94年12月28日得到首次等離子體。迄今，已成功地進行了十幾輪實驗運行，取得了多項工程和物理上的重要成果。HT-7的建設和投入運行將使我國的核聚變研究跨上一個新台階，躋身於世界核聚變研究的前沿。為我國和世界核聚變研究事業作出重要的直接貢獻。同時也使我國成為繼俄、法、日之後擁有超導托卡馬克的幾個少數國家之一。並使我國的聚變等離子體物理研究進入世界前列。1998年國務院科教領導小組批准了國家「九五」重大科學工程HT-7U的立項，HT-7也部分承擔下一代裝置HT-7U的前期實驗任務。
2013年5月7日，中國科學院等離子體物理研究所宣布HT-7超導托卡馬克裝置正式退役。於2007年3月建成的世界首個全超導托卡馬克裝置「EAST東方超環」將替代HT-7，承擔起下一階段的科研任務。

㈨ 全超導托卡馬克核聚變實驗裝置研究用了多少經費

已經投入幾十個億了，這種大裝置都是非常費錢的。
為了維持運行，每年還要上億的投入。