实验装置需要初步设计吗

㈠ 如何进行精细化工新产品的开发

精细化学品的研发一般要分为三个部门，共同协作，完成产品最终的工业化定型：实验室小试→中试→工业化放大，对应三个部门分别是合成部→中试部→工程部。

1、化学实验室小试：化学实验室是提供化学实验条件及其进行科学探究的重要场所，实验室小试主要研究化学反应的本质。其内有大量的仪器：铁架台、石棉网、酒精灯等实验工具，以及加氢、加压釜等成套的实验室设备。化学实验室小试处于整个项目的最前端，是后续工作开展的先决条件，实验室小试允许失败，需经过无数次的化学实验，解决了化学反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试样，且收率等经济技术指标达到预期要求，同时验证各项工艺参数和技术指标，为后续的中试实验提供更为详实的参数。

2、中试，中试过程要解决的问题是：如何釆用工业手段、设备、工艺管道，将小试的全流程打通，并基本达到小试的各项经济技术指标，规模也比小试扩大很多倍，中试过程也会有创新、发明的内容。

小试中可以将一种物料从一个容器定量的移入另一器皿，往往是用手操作；但在中试中就要解决选用何种类型、何种规格、何种材质的泵，采用何种计量方式，以及所涉及的安全、环保、防腐、设备选型选材等一系列问题；这难度稍微偏大一些了，有时要解决此类问题也颇令人伤脑筋，甚至很难达到满意的结果，更甚者依据现有的技术条件根本就无法实现中试，这就是为什么很多科研成果很多年了依然躺在实验室里，没有任何价值可言。

中试就是要解决诸如此类的釆用工业装置与手段过程中所碰到的问题；不仅要保证小试中非常注意的物料衡算和水平衡，也包括小试中不大在意的热量衡算问题，为进一步实现工业化放大，实现真正工业意义的经济规模的大生产提供可靠的流程手段及数据基础 。

3、工业化放大：完成中试之后，工艺路线已经基本确定，各项工艺数据趋于稳定，产品合格率基本达标；此时进一步放大，即我们所说的工业化放大。在此阶段的难度和复杂程度更大了，涉及的广度更广了。工业化放大技术人员不仅需要有丰富现场经验、熟知各种设备的选型选材、还要有非常高的理论水平、还要有设计绘图的能力和对可预见问题的快速洞见能力、要做到科学理论和生产实践经验的无缝对接。有如下步骤：

（1）工艺路线的最终确定

（2）Aspen模拟与PFD图纸

（3）设备的选型与选材：选择最适宜的工业反应器型式或称选型。选型过程包括对多种因素的综合考虑。例如，所能达到的指标、设备投资、能耗和操作费用、设备制造和材料、环保和安全性、操作和控制以及人员素质等。

（4）关键设备的选型：如反应器采用何种型式为好，对传热、反应温度控制、催化剂寿命、中毒、再生，通过中试要搞清。另外特殊的如干燥型式，特别是浆料，应由试验选定设备。又如过滤，看似简单而实际不同物料的过滤机型式选择，滤布选择，也应由试验确定，避免工程返工。

（4）废水、废气采用何种处理方式，以期达到达标排放；

（5）出具化工工艺包文件：包含但不限于PID图、物料平衡图、平面布置图、立面布置图、设备数据表、逻辑控制图等等。

（6）与设备厂家对接，由于不同厂家的设备条件不同，故在初步设计阶段（工艺包设计阶段），需要确定关键核心设备的厂家。

（7）将工艺包提交给设计院，与设计院对接，进行施工蓝图的设计。

㈡ 化验室通风柜的设计要求是什么

通风柜的主要功能

通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时会产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，在污染源附近要使用通风柜，以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备使用的功能。特别是大多新建的实验室都要求有空调，因此在建筑的初步设计阶段就要将通风柜的使用台数纳入空调系统的计划。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，通风柜的使用台数飞快地增加，随之而来的是通风管道、配管、配线、排风等都成为实验室建设的重要课题。

使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性，这就要求通风柜应具有如下功能：

（1） 释放功能：应具备将通风柜内部产生的有害气体用吸收柜外气体的方式，使其稀释后排出室外的功能。

（2） 不倒流功能：应具有抑制有害气体从通风柜内部反向流进室内的功能。为确保这一功能的实现，一台通风柜与一台通风机用单一管道连接是最好的方法，不能用单一管道连接的，也只限于同层同一房间的可并连，通风机尽可能安装在管道的末端（或层顶处）。

（3） 隔离功能：在通风柜前面应用不滑动的玻璃视窗将通风柜内外进行分隔。

（4） 补充功能：应具有在排出有害气体时，从通风柜外吸入空气的通道或替代装置。

（5） 控制风速功能：为防止通风柜内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风柜进风的吸入速度的要素有：实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。通常规定，一般无毒的污染物为0．25～0．38m／s，有毒或有危险的有害物为0．4～0．5m／s，剧毒或有少量放射性为0．5～0．6m／s�气状物为0．5m／s�粒状物为1m／s。为了确保这样的风速�排风机应有必要的静压�即空气通过通风管道时的摩擦阻力。确定风速时还必须注意噪音问题�通过空气在管道内流动时以7～10m为限�超过10m将产生噪音�通常实验室的�室内背景噪声级噪声限制值为70dBA�增加管道截面积会降低风速�也就降低噪音�考虑到管道的经费和施工问题�必须慎重选择管道及排风机的功率。

（6） 耐热及耐酸碱腐蚀功能：通风柜内有的要安置电炉，有的实验产生大量酸碱等有毒有害气体具有极强的腐蚀性。通风柜的台面，衬板、侧板及选用的水咀、气咀等都应具有防腐功能。在半导体行业或腐蚀性实验中使用硫酸、硝酸、氢氟酸等强酸的场合还要求通风柜的整体材料必须防酸碱，须采用不锈钢或PVC材料制造。

通风柜的类别

通风柜按照排风方式分类：分为上部排风式、下部排风式和上下同时排风式三类。为保证工作区风速均匀，对于冷过程的通风柜应采用下部排风式，对于热过程的通风柜采用上部排风式，对于发热量不稳定的过程，可在上下均设排风口随柜内发热量的变化调节上下排风量的比例，从而得到均匀的风速。

通风柜按照进风方式分类也分三类。通过室内进风在柜内循环后排出室外称为全排风式，这是应用非常广泛的一种类型。

当通风柜设置于采暖或对温湿度有控制要求房间时，为节省采暖，空调能耗，采用从室外取补给风在柜内循环后排出室外的方式称为补风式通风柜。

再一种就是变风量控制式的通风柜。普通的定风量系统需要人工调整固定叶片的风阀，调节通风柜的排风量，当调节阀门到某一角度时达到希望的面风速。变风量控制是通过调节阀门的传感器改变风量达到给定的面风速，当然标准式成本低，变风量成本高，适用于要求精度高的场合。

通风柜按照使用状态分类可分为整体式、下部开放式、落地式、两面式、三面玻璃式、桌上式、连体式以及根据不同实验使用需要而设计的对放射性实验、合成实验、过氯酸实验的专用通风柜。

通风柜的安全性

安全性是通风柜追求的最大使命，实验室使用通风柜就是要保证使用者的安全及防止对周围环境的污染。

大连赛博斯特实验室装备有限公司是国内较早开发生产通风柜的专业公司之一，太极傲飞公司积多年的经验与实践，结合国内外同类产品的特点逐步形成了以通风柜技术为中心的实验室设备的研制力量。太极傲飞的通风柜在追求性能和功能的同时，极大地考虑其安全性。这些安全性主要体现在：

1、 采用独缝式排风结构，有效地排出有害气体。

2、 流线形手把，手把与玻璃之间留有空隙，由于空气在台面上的流动是旋转的，从而保证有效地的进气。

3、 设置视窗防落销，万一钢丝绳脱落玻璃视窗意外落下，有了防落销就会接住，防止碰伤人员。

4、 玻璃视窗采用钢化玻璃，即使玻璃意外撞坏或爆炸，不会出现伤人意外。

5、 通风柜上部设置通风孔，即使玻璃视窗关闭也能进入空气，避免产生更大负压。

6、 通风柜壳体选用金属材料，防火不燃。内腔选用抗倍特板，不锈钢板等阻燃或不燃材料，台面选用实芯理化板或不锈钢板防酸碱、耐热、阻燃。

7、 玻璃视窗有效高度800mm，内腔1200mm，台面高度800mm，符合人体工程学，便于操作，使用空间大，提高安全性。

8、 水咀、气咀在柜外设远距离操作手把，比直接用手操作更方便安全。

通风柜在使用时也必须注意安全

◆在实验开始以前，必须确认通风柜应该处于运行状态，才能进行实验操作。

◆实验结束前至少还要继续运行5分钟以上才可关闭通风机，以排出管道内的残留气体。也可考虑安装排风时间延时器，确保通风机延迟运行。

◆ 实验时，在距玻璃视窗150mm内不要放任何设备，大型实验设备要有充足的空间，不应影响空气的流动，前面视窗尽量要关闭使用。

通风柜的选择

在实验室建设时，选择通风柜以及确定通风柜的安装位置，需要根据实验内容来选择通风柜的类型，材质、形状等，通常要考虑下列内容：

使用的药品：当使用有机物或其他特殊试剂实验时，要充分考虑其控制风速。热源：当使用带热源的设备时，其热量超过2000大卡／小时时要考虑排出热量所需的通风量从而确定通风机的功率。

有放射性物质或过氯酸等实验时：要选用专用的通风柜，其进风风速必须设定大于0．5m／s。

使用大型设备进行实验时：要考虑内部的有效尺寸，为排风留出必要的空间。

材质：在使用特殊酸类实验时，要考虑通风柜的材质，例如半导体行业，腐蚀行业等必须要用防腐蚀的材料制造。

外形尺寸：根据实验内容选择其外形尺寸，体积太大造成浪费，过小影响使用。

环境保护：排出的有害气体必须确保低于国家环保要求，如果超过国家卫生标准，应安装相应的净化装置。

节省能源：尽量考虑节省能源，在有采暖或空调房间内应采用补风形通风柜或选择带风量控制的通风柜。在选择通风机时，也要根据需要确定其功率，不宜盲目增大排风量和压力，可采用变频器或变风速风机来降低电耗。

通风柜安装位置上应该避免面向道路及人员通过频繁的场地，避免堵塞窗户及通风采光不利的地方，避免遮挡出入口影响门开关的地方，避免对置或放置在拐角墙壁处。在现代化的研究实验室里，先进的科学仪器，完善的实验设备，良好的实验环境是提升科技水平，促进科研成果的必要条件。以人为本，确保安全，提高效率是实验室建设的最大使命。通风柜作为生化实验室里重要的实验设施有举足轻重的作用，因此必须认真的选择满足各项技术指标的通风柜。单位片面压低造价而安装的通风柜，如果造成危害，其后果不堪设想，通风柜的功能性与安全性，应该引起人们足够的重视。

㈢ 什么是空塔速度

空塔速度即空速，空速是指单位时间里通过单位催化剂的原料的量，它反映了装置的处理能力。空速有两种表达形式，一种是体积空速，另一种是质量空速。空塔速度即空速，指反应器每小时的进料体积与催化剂（cat）的体积的比值。单位是LHSV/h空塔速度;表观速度;superfical velocity又称表观速度。在精馏、吸收等操作中所应用的板式塔或填料塔，当计算通过塔内的流体速度时，不考虑塔内装入的物件，按空塔计算流体通过塔的平均流速，以流体的流量被塔的总截面积除而得到的数值。空速是指单位时间里通过单位催化剂的原料的量，它反映了装置的处理能力。空速有两种表达形式，一种是体积空速，另一种是质量空速。

体积空速=原料体积流量（20℃，m3.h-1）/催化剂体积（m3）

质量空速=原料质量流量（㎏.h-1）/催化剂质量（kg）

时间一般以小时为单位，当反应物和催化剂的量以质量为单位时，称为重时空速(Weight hourly space velocity ，WHSV)，而以体积为单位时，称为体积空速。

体积空速又可分为两种情况：如果反应物为气体，可用气体空速(Gas hourly space velocity，GHSV)(注意此时气体体积是标准状态下的体积)；如果反应物为液体，则可用液时空速(Liquid hourly space velocity，LHSV)。空速可以只针对一种反应物而言，也可以针对全部反应物而言，既可以用重时空速衡量也可以用体积空速衡量。例如只要反应物为液相，不管实际反应条件下是否以液相存在， 均可用液时空速表示，若反应物之一为液相，而另一不为液相，同样可以前者的体积来计算液时空速。 只要宏观量的测量准确，空速就是准确的，没有什么特别的测量要求。反应器空速：规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的气体量，单位为m3/(m3催化剂·h)，可简化为时间h-1。反应器中催化剂的装填数量的多少取决于设计原料的数量和质量以及所要求达到的转化率。通常将催化剂数量和应处理原料数量进行关联的参数是液体时空速度。

㈣ 国际热核聚变实验堆计划的发展历程

由于聚变能的研究不仅关系到最终解决人类能源问题，而且还涉及众多最先进且非常敏感的技术，因此，ITER计划的形成除与科学技术本身的发展有关外，还始终与主要大国在政治和外交方面的考虑分不开。本文将主要从科学和技术角度作一些分析和说明。
1985年，作为结束冷战的标志性行动之一，前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根在日内瓦峰会上倡议，由美、苏、欧、日共同启动国际热核聚变实验堆（ITER）计划。ITER计划的目标是要建造一个可自持燃烧（即点火）的托可马克核聚变实验堆，以便对未来聚变示范堆及商用聚变堆的物理和工程问题做深入探索。
最初，该计划仅确定由美、俄、欧、日四方参加，独立于联合国原子能委员会（IAEA）之外，总部分设美、日、欧三处。由于当时的科学和技术条件还不成熟，四方科技人员于1996年提出的ITER初步设计很不合理，要求投资上百亿美元。1998年，美国出于政治原因及国内纷争，以加强基础研究为名，宣布退出ITER计划。欧、日、俄三方则继续坚持合作，并基于上世纪90年代核聚变研究及其他高新技术的新发展，大幅度修改实验堆的设计。2001年，欧、日、俄联合工作组完成了ITER装置新的工程设计（EDA）及主要部件的研制，预计建造费用为50亿美元（1998年价），建造期8至10年，运行期20年。其后，三方分别组织了独立的审查，都认为设计合理，基本上可以接受。
2002年，欧、日、俄三方以EDA为基础开始协商ITER计划的国际协议及相应国际组织的建立，并表示欢迎中国与美国参加ITER计划。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2005年被接受参加ITER计划协商。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，从而结束了激烈的选址大战。印度于2006年加入ITER协商。最终，七个成员国政府于2006年5月25日草签了建设ITER的国际协定。目前国际组织正在组建，总干事和副总干事人选已确定。还有一些国家也正在考虑参加ITER计划。
在ITER建设总投资的50亿美元（1998年值）中，欧盟贡献46%，美、日、俄、中、韩、印各贡献约9%。根据协议，中国贡献中的70%以上由我国制造所约定的ITER部件折算，10%由我国派出所需合格人员折算，需支付国际组织的外汇不到20%。
作为聚变能实验堆，ITER要把上亿度、由氘氚组成的高温等离子体约束在体积达837立方米的磁笼中，产生50万千瓦的聚变功率，持续时间达500秒。50万千瓦热功率已经相当于一个小型热电站的水平。这将是人类第一次在地球上获得持续的、有大量核聚变反应的高温等离子体，产生接近电站规模的受控聚变能。
在ITER上开展的研究工作将揭示这种带有氘氚核聚变反应的高温等离子体的特性，探索它的约束、加热和能量损失机制，等离子体边界的行为以及最佳的控制条件，从而为今后建设商用的核聚变反应堆奠定坚实的科学基础。对ITER装置工程整体及各部件在50万千瓦聚变功率长时间持续过程中产生的变化及可能出现问题的研究，不仅将验证受控热核聚变能的工程可行性，而且还将对今后如何设计和建造聚变反应堆提供必不可少的信息。
ITER的建设、运行和实验研究是人类发展聚变能的必要一步，有可能直接决定真正聚变示范电站（DEMO）的设计和建设，并进而促进商用聚变电站的更快实现。
ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克。其装置中心是高温氘氚等离子体环，其中存在15兆安的等离子体电流，核聚变反应功率达50万千瓦，每秒释放多达1020个高能中子。等离子体环在屏蔽包层的环型包套中，屏蔽包层将吸收50万千瓦热功率及核聚变反应所产生的所有中子。
在包层外是巨大的环形真空室。在下侧有偏虑器与真空室相连，可排出核反应后的废气。真空室穿在16个大型超导环向场线圈（即纵场线圈）中。
环向超导磁体将产生5.3特斯拉的环向强磁场，是装置的关键部件之一，价值超过12亿美元。
穿过环的中心是一个巨大的超导线圈筒（中心螺管），在环向场线圈外侧还布有六个大型环向超导线圈，即极向场线圈。中心螺管和极向场线圈的作用是产生等离子体电流和控制等离子体位形。
上述系统整个被罩于一个大杜瓦中，坐落于底座上，构成实验堆本体。
在本体外分布4个10兆瓦的强流粒子加速器，10兆瓦的稳态毫米电磁波系统，20兆瓦的射频波系统及数十种先进的等离子体诊断测量系统。
整个体系还包括：大型供电系统、大型氚工厂、大型供水（包括去离子水）系统、大型高真空系统、大型液氮、液氦低温系统等。
ITER本体内所有可能的调整和维修都是通过远程控制的机器人或机器手完成。
ITER装置不仅反映了国际聚变能研究的最新成果，而且综合了当今世界各领域的一些顶尖技术，如：大型超导磁体技术，中能高流强加速器技术，连续、大功率毫米波技术，复杂的远程控制技术等等。
2013年9月25日（北京时间）消息，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室报告称，世界最大激光器、被称为“人造太阳”的美国国家点火装置（NIF）正距离其目标越来越近，显示了一个可持续核聚变反应装置正在由梦想逐步成为现实。不过在设施达到高度稳定前，目前仍有一个显著障碍有待克服 。

㈤ 超导托卡马克的“HT-7U超导托卡马克装置建设”介绍

HT- 7U超导托卡马克以其具有低温超导的纵场磁体系统和极向场超导磁体系统而受到国内外聚变界的广泛关注。我们等离子体物理研究所的全体员工为我们所能承担这样一个国家级的重大科学研究工程项目而感到无比荣幸，为使我所广大科研人员特别是未能直接承担这个科研任务的同志们能较为全面的了解该科研项目的情况，进而也为完成该项目献计献策，特在此简要介绍有关该项目的立项、预研、设计等情况。我们非常欢迎所内外的广大科研人员都来关心、关注HT-7U工程项目的设计和建造，为顺利完成这一重大科学工程项目而努力。 近年来，我国的核聚变研究伴随着全面改革开放和国家的综合国力的增强从而对科学技术研究及教育投入的逐步增加而得到长足的发展，多年来陆续建成的一批核聚变实验研究装置都取得了极好的实验研究成果。其中建在我所的HT-7超导托卡马克尤其以其具有低温超导纵场磁体系统而倍受国内外聚变界的关注。为了更进一步发展、推进我国的聚变科学研究事业，探索非圆、大拉长截面、稳态的等离子体实验控制技术，更深入研究全低温超导托卡马克实验装置的设计、建造和实验技术，从而全面掌握托卡马克类核聚变实验装置各种技术，我所在HT-7投入运行并取得良好实验结果的同时，适时提出建造HT-7的升级装置“HT-7U全超导托卡马克装置”的计划。所谓全超导意为构成托卡马克装置的全部纵场系统和极向场系统都采用低温超导磁体组成。这个计划得到了世界聚变科学研究专家们的极大支持，我所为该计划的顺利实现作了大量的先期预研和设计计算工作。
下面简要回顾一下HT-7U全超导托卡马克装置的立项历程：
1993年10月，以欧共体聚变部名誉主任帕仑布教授为首的来自国际上各大核聚变实验室的12位著名聚变科学家，对我所当时正在建设的HT-7超导托卡马克装置和中国科学院等离子体所的聚变研究发展战略进行了评议。这是我所第一次提出分三阶段实施聚变科学研究的计划。
1994年底，科学院基础局邀请了6位两院院士和8位专家在合肥召开了“HT-7U超导托卡马克计划座谈会”，这是HT-7U计划首次较正式提出。
1996年初，部分两院院士在京西宾馆对“九五”国家重大科学工程项目进行初步评估，HT-7U装置建设第一次得到国家级专家的赞同并被列入前十位项目中。
1997年6月，国家科技领导小组批准中国科学院关于“HT-7U大科学工程项目立项”的申请，该项目正式进入国家重大科学工程项目的立项操作程序。
1997年10月，由国家计委委托中国科学院主持召开“HT-7U工程项目建议书专家评估会”；该项目的建设方案和计划获得与会专家的好评。
1998年4月，正式通过国家计划发展委员会委托中国国际工程咨询公司主持召开的“HT-7U工程项目建议书专家评估会”的评估论证，这表明该项目的科学目标和技术参数及方案都得到专家们的赞许。
1998年7月，国家发展计划委员会正式批复“HT-7U工程项目建议书”（批文中同意“由中科院等离子体所承担建设”，“具有超导纵场和极向场线圈，具有D形非圆截面，包括托卡马克、低温致冷等9个子系统”。批文规定“在2003年6月完成建设工作并进行鉴定验收。项目总投资控制在1.65亿元”）
1998年10月，HT-7U工程项目可行性研究报告在北京获得中国科学院基建局主持的专家评估会一致通过，至此，该项目的设计方案和工程经费基本确定，国家发展计划委员会和财政部依此拨出专项经费。 受控热核聚变的实验和研究，经过50多年核聚变界科学家们的不懈努力，终于在常规Tokamak类型的装置上取得了突破性的进展。但是按照常规托卡马克装置建堆，不仅体积大、效率低，而且是脉冲运行。但是，一个经济实用的商用堆必须是高效、紧凑和稳态运行的。超导托卡马克正是在这一点有着极大的优势，即可以稳态运行。如果在超导托卡马克上实现了稳态运行又在稳态运行条件下大大改善了约束，则将为未来稳态、先进聚变反应堆奠定工程技术和物理基础，意义十分重大。
HT-7U不仅是一个全超导托卡马克而且具有会改善等离子体约束状况的大拉长非圆截面的等离子体位形，它的建成将使我国在2003年左右成为世界上少数几个拥有这种类型超导托卡马克装置的国家，从而使我国磁约束核聚变研究进入世界前沿。在装置建成后的10~15年期间，能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的前沿性物理问题开展探索性的实验研究。HT- 7U的建成将使中国在人类开发清洁而又无限的核聚变能的领域内做出自己应有的重大贡献。因此，HT-7U的建造具有十分重大的科学意义。
本项国家级重大科学工程的主要工程目标是必须建设：
可稳态运行的超导托卡马克HT-7U装置主机，该实验装置应达到如下主要设计参数：
超导纵场场强BT = 3.5T
等离子体大半径R = 1.78m
等离子体小半径a = 0.4m
等离子体拉长比K = b/a = 1.6 ~ 2
加热场最大磁通变化能力△Φ = (8-10)V-S
等离子体电流IP = 1 MA
可稳态运行的低混杂波驱动等离子体电流系统（LHCD），该系统主要工程参数应达到：
总 功 率 P = 3.5 MW
工作频率 f0 = 2.45 GHz，3.7 GHz
可连续运行的离子回旋波加热系统(ECRF)，该系统主要工程参数应达到：
总 功 率 P = 3 ~ 3.5 MW
工作频率 f0 = 30 ~ 110 MHz
可保证HT-7U基本运行和实验的其它工程系统：如低温、诊断、电源、真空、计算机控制、数据采集和处理、水冷系统等，这些子系统的也都毫无疑问必须满足HT- 7U超导托卡马克装置稳态运行的要求。
HT-7U不是一个聚变堆，它是针对目前建造托卡马克核聚变堆尚存在的前沿性物理问题，进行探索性的实验研究，为未来稳态、安全、高效的先进商业聚变堆提供物理和工程技术基础。 HT-7U项目的最高管理机构是由中国科学院任命的“HT- 7U项目管理委员会”，中国科学院副院长白春礼任管委会主任，安徽省常务副省长汪洋任副主任，组成人员有中国科学院秘书长竺玄、副秘书长钱文藻、计财局长顾文琪、基建局长薛钟灵、基础局长金铎和合肥分院院长王绍虎以及国家发展计划委员会一人、科学技术部一人。
HT-7U项目完全按照国家基建项目实施总经理负责制的组织管理，中国科学院任命的工程指挥部组成人员如下：
万元熙为项目总经理（项目法人），翁佩德、谢纪康、李建刚任副总经理，
翁佩德兼任总工程师；
王孔嘉任总经济师；
高大明任总工艺师。
中国科学院还任命了HT-7U项目科技委员会的组成人员，赵仁恺院士任科技委员会主任，徐至展院士、严陆光院士和石秉仁研究员任任副主任，组成人员有阮可强院士、贺贤土院士、赵凯华教授、余昌旋教授、舒炎泰教授、陆全康教授和我所的邱励俭研究员。
为便于切实抓紧、抓好HT-7U项目的建设工作和有关改项目的各项管理工作，所领导决定：
1、设立HT-7U项目总经理办公会来协调、决定有关HT-7U项目的重大管理方面的决策；
2、成立HT-7U工程总体组(副总工程师、副总工艺师、副总经济师等组成）；任命了各分项技术负责人，设立由以上人员组成的总工程师办公会议来研究、解决HT-7U工程建设中的有关设计方案和实施方案方面的重要技术问题；还设立了依邱励俭为首王绍华、季幼章、许家治等参加的工程顾问组。
工程总体组及各分项技术负责人如下：
副总工程师： 武松涛（主机设计)
毕延芳(低温系统、超导导体)
高秉钧 (超导实验)
李建刚（第一壁及真空系统）
刘正之（电源及控制）
副总工艺师： 王永诚、 孙世洪
副总经济师： 黄贵、 姜桂萍
总控制、数采及处理系统 罗家融
真空抽充气及加料、第一壁处理等 辜学茂
水冷系统（包括去离子水冷却系统） 张祥勤
电网设计及供电系统 孙世洪、周士国
诊断系统 万宝年
基建（包括冷、暖） 孙世洪
环保分析及安全监控 吴宜灿
LHCD系统 匡光力
ICRH系统 赵燕平
ECRH系统 刘保华
我所目前已介入HT-7U项目建设工作的科研人员大约有近200人，主要有一室和三室的全部人员，二室、五室、六室、七室、八室、十室、十一室、技术中心和研制中心以及管理部门的部分人员。
目前，HT-7U项目的所有设计人员都实行严格的岗位责任制，发放岗绩津贴，全所上下都对于HT-7U项目的设计和研制倾注了满腔热情，提供了各方面的支持。 在所领导和HT-7U工程指挥部的强有力的领导下，在所有参加HT-7U项目的设计和预研工作的同志们的共同努力下（其中也包括有所外的有关工厂和研究部门的大力协作），HT-7U项目的工程设计和预研已经取得了多方面的进展，我们在此简要介绍如下：
1、HT-7U装置超导磁体所使用的CICC超导导体的研制取得了重大进展，装置设计室在合肥电缆厂和西北有色金属研究院等工业部门的协作下，顺利研制出一根长度为200米的模拟CICC导体和两根总长为600米的全尺寸CICC超导导体，这是我国第一次研制出大电流的低温超导导体，继以上的包管焊管制造CICC超导导体后，装置设计室又在合肥电缆厂和所研制中心的协作下，顺利研制出穿管制作的CICC超导导体，这为降低CICC超导导体的造价和减小制造的技术难度起到了决定性的作用。
2、所研制中心已经成功地研制出专用于HT- 7U装置CICC超导导体绕制的绕线机，并且已经使用该绕线机和模拟CICC导体绕制出2:3尺寸的D形纵场模拟双饼工艺试验磁体，这标志着我所研制中心具备了绕制具有较高精度的复杂D形磁体的加工能力。
3、装置主机设计方案初步完成，其中超导纵场系统已经按两种超导导体的方案进行了技术方案设计，即基于采用美国SSC电缆的浸泡式超导磁体方案和基于CICC导体的迫流内冷超导磁体方案；极向场电磁参数特别是加热场参数的优化设计计算取得了比较好的设计计算结果；真空室、内外冷屏、外真空室以及装置的支撑结构等方案也已初步确定，现正在进行有关的工程设计和工艺技术方面的调研、讨论。
4、装置设计室完成极向场中心螺管模拟线圈的设计，目前正在所研制中心利用自行研制的两根总长为600米的CICC超导导体进行绕制，这将是我国的第一个大电流低温超导磁体。
在进行并完成以上工作的同时，为确保HT-7U装置设计既具有参数先进又稳妥可靠，有选择地将有关的设计工作作为国际合作项目征求国外专家的意见，其中对于装置的总体设计参数和装置的工程方案设计已经召开了有世界核聚变领域的著名专家参加的国际讨论会。与有着丰富超导托卡马克设计制造经验的俄罗斯库尔恰托夫研究院核聚变所和叶夫列莫夫所开展了较为广泛的合作，对有关的设计计算参数、电磁场分析计算、等离子体的平衡位形设计计算、传热和超导移能等进行了分析校核。关于装置的极向场物理设计和等离子体平衡位形的设计计算方面还与美国GA开展了合作，用美国的程序对HT-7U的设计计算进行了进一步的校核。
目前，除各子系统都在进行紧张的扩大初步设计外，有关的研制工作也在紧张进行中。主要有：
1、通过国际合作，对已经研制出的CICC超导导体进行超导性能方面的综合测试试验，以便为CICC超导导体的最终设计提高必要的数据，也为我们自己建立超导导体、超导磁体测试实验室提供借鉴和经验。该项工作今年必须完成。
2、装置设计室完成了低温超导试验所必需的试验大杜瓦的设计，目前正在进行加工制造的询标、议标工作，今年力争基本完成加工并进行组装调试。
3、中心螺管模型磁体必须完成绕制、绝缘处理等全部制造工序，装置设计室完成的大电流的CICC超导导体的接头的研制必须在上半年完成，以便确定模型磁体所采用的超导导体接头形式。
4、单根长度达600米的CICC超导导体穿管生产线今年完成建造，进行试制生产。
全部的装置设计资料、参考资料、设计计算报告等技术资料都已经在总师办归档保存，已经可以从网络上查阅资料名称，也可以很方便地去总师办借阅。有关项目的文件和技术合同、合作协议类资料在项目办公室保存。 承担“HT-7U超导托卡马克装置建设”项目是对我所的核聚变实验装置工程设计能力和技术加工能力以及超导托卡马克装置运行实验的检验和挑战，应该看到尽管我所有着一定的托卡马克设计、制造、运行和控制的经验，但对于HT-7U超导托卡马克装置这样的全超导托卡马克装置，非但是我们所，即便是世界上的核聚变大国(美国、西欧、日本、法国、俄罗斯等)，也都未曾有这样的经历和经验，所以，可以毫不夸张地说HT-7U超导托卡马克装置的建成之日，也一定是我国进入世界核聚变研究大国的行列之日。
正因为如此，HT-7U超导托卡马克装置的设计建造以及实验运行是必然的给我们带来了巨大的挑战，我们必须对此有一个清醒的认识。其中最为核心的具有挑战性的工程技术方面的难点有：
HT-7U装置所使用的CICC超导导体的设计、研制和试验测试技术；
较大电流变化、较高磁场变化的超导极向场磁体的设计、制造和试验测试及实验运行技术；
非圆、大拉长截面、稳态的等离子体控制技术；
从HT-7U超导托卡马克装置建设的立项可以看出，我国的核聚变科学研究工作已经得到国家的大力支持，该项科学研究已经有着广泛的国际合作的基础。随着我国综合国力的提高，相信国家对聚变研究的支持强度肯定会不断增加，在此基础上，中国开发聚变能的研究一定会进入世界先进行列并为人类社会的可持续发展做出重大贡献。
努力做好我们的工作，把HT-7U装置早日建成，为把我国建成科技强国而奋斗,为我国的技术进步而努力。 ：
课题号
课题名
负责人
U1010000
主机设计
武松涛
U1020000
低温系统
毕延芳
U1030000
电源系统
刘正之
U1040000
真空系统
辜学茂
U1050000
超导实验
高秉钧
U1060000
第一壁材料
李建刚
U1070000
环保与防护
吴宜灿
U2010000
物理设计
虞清泉
U2020000
低混杂波
匡光力
U2030000
离子回旋波
赵燕平
U2040000
数采
罗家融
U2050000
控制
罗家融
U2060000
诊断
万宝年
U2070000
电子回旋波
刘保华
U3010000
高大明
U3020000
孙世洪
U3030000
孙世洪
U3040000
水冷系统
张祥勤
U3050000
高大明
U3060000
高大明
U4010000
王孔嘉
U4020000
王孔嘉
U4030000
翁佩德
U4040000
王孔嘉
U4050000
王孔嘉
U4060000
高大明
U4070000
王孔嘉

㈥ 原子层沉积的研究

原子层沉积（ALD）的自限制性和互补性致使该技术对薄膜的成份和厚度具有出色的控制能力，所制备的薄膜保形性好、纯度高且均匀，因而引起了人们广泛的关注。原子尺度上的ALD过程仿真对深入了解沉积机理，改进和优化薄膜生长工艺，提高薄膜质量，改善薄膜性质具有重要意义。在深入了解ALD的工艺特点及工艺过程后，针对H-Si（100）表面上沉积Al<,2>O<,3>；的ALD过程的仿真进行了多方面的探索研究，并取得了一些创新性结果。
1）提出ALD过程通常存在初始沉积和后续生长两个不同的沉积阶段，薄膜的生长模式分别表现为岛状生长和层状生长，其中初始沉积阶段对薄膜形态有着不可忽略的影响。
2）以Al<,2>O<,3>；的ALD过程为参考，给出了原子层沉积实验装置的初步设计方案。
3）以Al<,3>O<,4>；尖晶石晶体结构为基础，构建仿真二维单元模型，通过分析不同沉积阶段的反应机理，采用基于晶体结构的动力学蒙特卡罗方法（KLMC）对H-si（100）表面上沉积Al<,2>O<,3>；的ALD过程进行模拟，建立了前驱体到达、表面化学反应、表面解吸三种不同的事件模型，通过时间管理实现ALD过程中气体脉冲的交替循环。
4）在讨论相关数据结构和算法后，利用C++语言编制仿真软件，结合数据库和OpenGL技术，实现数据的存储与结果显示。
5）改变工艺条件进行多组仿真实验，结果表明薄膜的粗糙度受前驱体温度、反应室真空度、基片温度等多种因素的影响。其中基片温度对初始沉积时间和生长速率的影响最为显著。在温度窗口内，基片温度越低，薄膜生长越缓慢，初始沉积时间越长，表面粗糙度增加；随着基片温度的升高，初始沉积过程越短暂，薄膜很快封闭，温度越高，生长速率越趋近于1ML/cycle（单分子层/循环），表面粗糙度也越小。将仿真结果与文献中报道的结果相比较，两者吻合较好。同时也进一步证实了ALD薄膜生长过程中两个阶段的存在。最后分析该模型存在偏差的原因，为ALD的应用研究提供一个理论基础。