摘要：[目的]磁约束核聚变是解决能源问题的有效途径之一。为了实现准稳态运行,超导磁体(特别是高场高温超导磁体)已成为未来托卡马克设计的首选方案。[方法]介绍了EAST的最新实验进展及未来研究计划,并从超导磁体技术方面总结了未来聚变装置CFETR的最新进展。[结果]2021年底,世界首个全超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)成功实现1 056 s长脉冲高参数等离子体运行,创造最长运行时间的世界记录。[结论]中国聚变工程试验堆(CFETR, China Fusion Engineering Test Reactor)的设计已经完成,它将填补国际热核聚变实验堆(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor)和示范堆(DEMO)间的空白。

摘要：在磁约束核聚变堆的面对等离子部件设计中,液态金属锂膜流因具有带走杂质、保护面对等离子固壁等优点而被认为是优选方案之一.然而,如何克服聚变堆中强磁场环境下产生的磁流体力学效应并形成大面积均匀铺展锂膜流动是目前亟需解决的问题.本文通过搭建室温液态镓铟锡回路和高温液态锂回路,开展了两种不同特性的液态金属膜流实验,并采用传统可视化方法获得了展向磁场存在时镓铟锡和锂在导电底板形成的液膜流动表面特征.实验结果表明:无磁场时,两种液态金属膜流流动表面波动特性与常规流体膜流均一致,即随着流动雷诺数的增加表面波动变得更为混乱;而展向磁场存在时,镓铟锡膜流表面波动变得更为规则,且沿着磁场方向平行排列,表现为拟二维波动的特征;而锂膜流却产生了明显的磁流体力学阻力效应,表现为在流动方向局部产生锂滞留现象,且滞留点随雷诺数增大向下游移动.最后通过膜流受力分析,进一步阐述了锂膜流受到比镓铟锡膜流更为严重磁流体力学效应影响的原因.

摘要：本文介绍了中国环流器二号A(HL-2A)装置概况、系统工程以及在磁约束聚变物理研究方面取得的若干重要进展,尤其是在HL-2A装置上成功实现了具有边缘局域模的高约束模式运行,是我国磁约束聚变实验研究史上具有里程碑意义的重大进展.近年来利用该装置可近性好,原创的加料与控制技术以及先进的高时空分辨诊断系统等独特优势,在HL-2A装置上开展了国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)及未来聚变堆等离子体相关的前沿物理问题与关键技术的研究,获得了一批国际磁约束核聚变领域创新科技成果,为ITER的运行与实验以及未来聚变堆的设计提供了重要技术基础与支撑.

摘要：准光模式转换器是高功率毫米波回旋管的重要组成部份,能够实现电磁波与电子注的分离、隔离波的反射,并实现回旋管的高斯波束输出。基于耦合波理论,分析设计出用于频率140GHz、TE_(22.6)模式回旋管的Denisov辐射器;基于几何光学理论,设计出准光反射镜面系统,并采用Feko软件进行优化。计算结果表明,所设计的准光模式转换器系统的转换效率约为97.3%,波束的高斯含量约为93.3%,达到了回旋管的应用需求。

摘要：高温超导(HTS)材料具有较高的运行温度、较宽的温度区间、较大的电流密度、较强的磁场以及节省制冷功率等特点,使其在磁约束核聚变方面的应用中表现出了一些优于低温超导(LTS)的特性。随着HTS材料特别是第二代HTS带材及其应用技术的不断进步,其在大型托卡马克磁体设计和制造方面的优势相较LTS将更加显著。文中就HTS在托卡马克磁体中的关键技术问题进行了研究,综合阐述了国内外该领域的最新研究进展与发展趋势,并基于发展现状提出了当前亟待解决的问题。

摘要：人类文明和经济的持续快速发展有赖于新能源的发现和广泛应用。清洁、高效、几乎无尽的核聚变能源可以成为当前化石能源的有效替代,能够成为人类的终极能源。名为托卡马克(Tokamak)的磁约束装置是当前人类用于研究核聚变产生能源的主要方式之一。为了提高其运行的安全性和经济性,科学家们设计了多种能够使聚变等离子体长时间稳态运行的先进运行模式。这类运行模式的长足发展依赖于高温等离子体物理和核聚变相关技术等领域的研究进展,尤其是对于自举电流和外部驱动电流的研究。托卡马克稳态先进运行模式将成为未来国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)和中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)主要的运行模式。

摘要：可控聚变能是人类追求的一种清洁、安全、丰富的未来能源,其中磁约束核聚变研究主要采用托卡马克装置来开展。经过几十年的发展和实验验证,具有偏滤器位形的托卡马克已被国际上认证为实现聚变能最有可能的途径。当前,偏滤器靶板与等离子体强烈的相互作用是当前聚变研究面临的最为严峻的挑战,是我国全超导托卡马克装置EAST、国际热核聚变实验堆ITER亟待解决的难题。为此提出了解决这些难题的工作思路和重点研究内容。针对未来聚变堆稳态运行模式相关的偏滤器关键难题,在长脉冲时间尺度上深入开展高功率钨偏滤器运行的基础物理问题研究,实现对偏滤器热负荷和钨杂质的有效控制,并达到与芯部高性能等离子体的高效兼容,满足10～20 MW中性束及波加热条件下百秒量级长脉冲高约束模等离子体运行需求。同时探索钨偏滤器位形优化的新途径,提高钨偏滤器排热和排粒子能力,为未来聚变堆钨偏滤器运行和设计提供重要的物理参考。主要预期成果是明确钨偏滤器条件下基础物理过程及边界磁拓扑结构改变对偏滤器性能的影响,建立与高性能芯部等离子体兼容的先进偏滤器优化机制,以及在国际上率先实现长脉冲高热负荷条件下钨偏滤器热流分布的主动调控。

摘要：9月28日，中科院合肥物质科学研究院等离子体所研制的全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现首次放电。这标志着世界上首台由我国自行设计、研制的新一代核聚变实验装置建成并正式投入运行，我国磁约束核聚变研究已进入国际先进水平。在首轮物理放电实验过程中，这一实验装置成功获得电流200千安、时间近3秒的高温等离子体放电。据EAST大科学工程首席科学家万元熙介绍，目前放电实验还在进行中，各项实验参数正在不断提高，显示了EAST装置良好的整体性能。同日，EAST通过国家“九五”大科学工程专家组工艺鉴定。