東方超環(huán)2012年度實(shí)驗(yàn)創(chuàng)兩項(xiàng)世界記錄
東方超環(huán)（EAST）超導(dǎo)托卡馬克2012年物理實(shí)驗(yàn)順利結(jié)束。在長(zhǎng)達(dá)四個(gè)多月的實(shí)驗(yàn)期間，科學(xué)家們利用低雜波和離子回旋射頻波，實(shí)現(xiàn)多種模式的高約束等離子體、長(zhǎng)脈沖高約束放電，獲得多項(xiàng)重大成果，創(chuàng)造了兩項(xiàng)托卡馬克運(yùn)行的世界記錄：獲得超過400秒的兩千萬(wàn)度高參數(shù)偏濾器等離子體;獲得穩(wěn)定重復(fù)超過30秒的高約束等離子體放電。這分別是上zui長(zhǎng)時(shí)間的高溫偏濾器等離子體放電、zui長(zhǎng)時(shí)間的高約束等離子體放電，標(biāo)志著我國(guó)在穩(wěn)態(tài)高約束等離子體研究方面走在前列。
高參數(shù)、高約束模式偏濾器等離子體是未來聚變托克馬克放電的zui基本的運(yùn)行方式。我國(guó)參加的zui大科學(xué)合作項(xiàng)目——熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）首要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)400秒的高約束等離子體，但實(shí)現(xiàn)該科學(xué)目標(biāo)尚面臨眾多科學(xué)和技術(shù)（物理和工程）上的挑戰(zhàn)。目前，上大部分托卡馬克的偏濾器等離子體持續(xù)時(shí)間均在20秒以下，歐盟和日本科學(xué)家曾獲得zui長(zhǎng)為60秒的高參數(shù)偏濾器等離子體。本次實(shí)驗(yàn)，我國(guó)科學(xué)家針對(duì)未來ITER 400秒高參數(shù)運(yùn)行的一些關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，如等離子體控制、全超導(dǎo)磁體安全運(yùn)行、有效加熱與驅(qū)動(dòng)、等離子體與壁材料相互作用等，開展了全面的實(shí)驗(yàn)研究，獲得了411秒的中心等離子體密度約2*1019m-3、中心電子溫度大于兩千萬(wàn)度的高溫等離子體。
高約束等離子體放電是未來磁約束聚變堆的一種先進(jìn)運(yùn)行方式。從上世紀(jì)八十年代以來，世界上眾多托卡馬克都在探尋各種方式實(shí)現(xiàn)高約束放電，并不斷嘗試延長(zhǎng)高約束放電時(shí)間。長(zhǎng)期以來，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高約束放電一直是聚變界追求的目標(biāo)和挑戰(zhàn)極大的前沿課題。目前正在運(yùn)行的托克馬克的高約束放電時(shí)間大都在10秒以下。2003年，日本JT-60U裝置（已退役）曾利用強(qiáng)流中性束加熱實(shí)現(xiàn)一次28秒的高約束等離子體放電，這是目前放電時(shí)間zui長(zhǎng)的一次。在本輪EAST實(shí)驗(yàn)中，我國(guó)科學(xué)家利用低雜波與射頻波協(xié)同方法，在低再循環(huán)條件下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定重復(fù)的超過32秒的高約束等離子體放電。我國(guó)科學(xué)家所用的方法*、經(jīng)濟(jì)、有效，為未來熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）提供了一條實(shí)現(xiàn)高約束放電的新途徑。
東方超環(huán)（EAST）是由國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)的“九五”國(guó)家大科學(xué)工程，是由我國(guó)科學(xué)家獨(dú)立設(shè)計(jì)建造的世界*全超導(dǎo)托克馬克，于2007年建成并開始科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在國(guó)家科技部（ITER專項(xiàng)）、基金委、中科院等部門的支持下，科學(xué)實(shí)驗(yàn)不斷深入，近年來已吸引大批國(guó)外科學(xué)家來華開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，美國(guó)能源部已將EAST列為未來美國(guó)磁約束聚變合作的裝置。自今年2月開始本輪EAST科學(xué)實(shí)驗(yàn)以來，超過100位的國(guó)外科學(xué)家來華開展廣泛的合作研究。實(shí)驗(yàn)中，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家們圍繞高參數(shù)長(zhǎng)脈沖等離子體相關(guān)科學(xué)技術(shù)問題開展了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得了一系列新結(jié)果和大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為未來更高參數(shù)的長(zhǎng)脈沖物理實(shí)驗(yàn)奠定了很好的基礎(chǔ)。
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