合肥托卡馬克7號
（重新導向自HT-7）
| 類型 | 托卡馬克 |
|---|---|
| 位置 |  中國安徽省合肥市 |
| 技術規格 | |
| 大半徑 | 1.22 m |
| 小半徑 | 0.27 m |
| 磁場 | 1~2 T |
| 等離子體加熱功率 | 1.5 MW |
| 等離子電流 | 0.2 MA |
| 歷程 | |
| 運行日期 | 1995 – 2013年 |
合肥托卡馬克7號（Hefei Tokamak-7，HT-7）是中國科學院等離子體物理研究所通過國際合作製造的超導托卡馬克裝置。該裝置是既中國於20世紀80年代建成HT-6B、HT-6M、MPTX、磁鏡等一批核聚變研究實驗裝置之後，於1994年與俄羅斯合作研發的一個可產生長脈衝高溫等離子體的中型核聚變研究裝置。HT-7超導托卡馬克現在已經成為中國對國內外全面開放的、在國際上擁有穩態高參數等離子體物理實驗能力的兩大實驗平台之一。
2013年5月7日HT-7已成功進行逾十輪實驗，中國科學院等離子體物理研究所宣布HT-7退役，後續實驗將以HT-7U為主。
工程項目簡介
[編輯]內容
[編輯]HT-7是一個龐大的實驗系統，其包括HT-7超導托卡馬克裝置主體，大型超高真空系統，中國大陸規模最大的低溫液態氦系統，大型計算機控制及數據採集處理系統，大型高功率脈衝電源及其迴路系統，兆瓦級低雜波電流驅動及射頻波加熱系統，以及數十種複雜的診斷測量系統。
裝置的物理及技術指標
[編輯]| 指標名稱 | 技術指標 | 指標說明 |
| 等離子體大半徑R（m） | 1.22 | 大環中心到等離子體中心長度（米） |
| 等離子體小半徑a（m） | 0.27 | 等離子體半徑（米） |
| 等離子體電流Ip（MA） | 0.2 | 等離子體電流強度（兆安） |
| 脈衝長度t（sec） | 306 | 等離子體電流維持時間（秒） |
| 低雜波LHCD（MW） | 0.7 | 低雜波輸入功率（兆瓦） |
| 離子迴旋波ICRF（MW） | 0.35 | 離子迴旋波輸入功率（兆瓦） |
| 電子溫度Te（萬度） | 5000 | 等離子體中心溫度 |
| 環向磁場強度Bt（T） | 1~2 | 約束等離子體的磁場強度（特斯拉） |
| 電子密度Ne（m-3） | 1~5×1019 | 等離子體平均電子密度(m-3) |
開發與研究歷史
[編輯]- 20世紀90年代初期，中國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，使其成為研究性能更加先進、完善的中國第一個超導托卡馬克——HT-7。
- 1991年，等離子體物理研究所和俄羅斯庫爾恰托夫科學中心核聚變研究所簽訂了合作協議。
- 1994年12月至次年3月，成功地進行了HT-7首次工程聯調。其中，於1994年12月28日得到首次等離子體。[1]
- 1995年3月9日，HT-7等離子體電流峰值已達135kA，持續時間大於200ms。
- 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也部分承擔其新一代的前期實驗任務。
- 1999年，中國與俄羅斯的科學家合作研製了擁有國際領先水平的快速掃描電子迴旋輻射測量系統及湯姆遜散射系統。同年，獲得穩定可重複的准穩態等離子體，放電時間長達10.71s，標誌着中國的磁約束核聚變研究進入國際水平。
- 2001年11月30日，HT-7實現了等離子體電流>100kA、電子密度超過1.0×1019m-3、持續5s的長脈衝放電；在離子伯恩斯波和低雜波協同作用下，實現放電脈衝長度大於100能量約束時間、電子溫度20，000，000℃的高約束穩態運行。另外，為了實現裝置的高功率、穩態運行，實驗系統進行了數項重大改進。[2]
- 2002年1月5日，HT-7實現控制電子溫度超過5，000，000℃，持續長達20s的可重複高溫等離子體放電；並實現了電子溫度超過10，000，000℃、中心密度大於每立方米1.2×1019m-3、超過10s的高參數等離子體放電。
- 2003年3月29日，中心電子溫度接近5，000，000℃、獲得最長放電時間達到63.95s、中心密度大於每立方米8×1018m-3的非感應全波驅動的高溫等離子體。
- 2004年6月1日，長脈衝低雜波電流驅動實驗中HT-7獲得了電子溫度超過10，000，000℃、長達240s的穩態等離子體放電。
- 2005年，長脈衝運行HT-7實驗中，成功地實現了306s的穩態等離子體放電，等離子體電流達60kA。
- 2006年，首次在HT-7上實現了外部總注入功率大於1MW的等離子體加熱，加熱總功率超過1.3MW（包括歐姆功率），所達到的平均加熱功率密度[3]（超過0.1MW/m2）已與國際上幾個同時的大型裝置（0.05~0.12MW/m2）持平。
- 2007年，HT-7低雜波和離子迴旋總加熱功率達到1.1MW。離子迴旋高頻發射機末級系統與HT-7裝置成功連接，取得了輸入功率為370kW的成績。此外，實驗團隊在波加熱、交流運行、壁處理等實驗中取得了新的成果。
- 2008年3月21日凌晨，HT-7獲得電子溫度12，000，000℃，持續長達400s（其中全波等離子體驅動超過250s）重複穩定的高溫等離子體，等離子體電流超過60kA，中心電子密度曾達到5×1018/m-3，。外部總注入功率（包括歐姆功率）接近1.5MW。此外，HT-7還獲得了在切斷歐姆加熱場的條件下，完全由低雜波驅動等離子體電流，持續達200s的傑出成績。
- 2013年5月7日HT-7已成功進行逾十輪實驗，中國科學院等離子體物理研究所宣布HT-7退役，後續實驗將以HT-7U為主。
注示
[編輯]- ^ 自1995年投入運行起，HT-7每年啟動兩次，總共運行約140天（每天均全天運行）。
- ^ 於2001年的改進消耗了較多研究經費，使得當年HT-7的實驗運行縮減至100天，總共約2400小時。其中，調試時間約為1320小時。
- ^ 平均加熱功率=總加熱功率/等離子體表面積
