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聚变堆主机关键系统综合研究设施工程建设取得重要进展
                          ——核聚变大科学工程团队在研发射频负离子束源方面取得重要进展 实现稳定可重复的百秒量级强流负离子束引出
2020-08-04 | 作者:叶华龙

近日,合肥综合性国家科学中心在建的重点项目——聚变堆主机关键系统综合研究设施CRAFT项目建设传来捷报,中科院合肥研究院等离子体物理研究所在自主发展聚变工程技术即研发射频负离子束源方面取得重要进展,实现了稳定可重复的百秒量级强流负离子束引出。
基于射频负离子束源的中性束注入系统是未来聚变堆的重要子系统,作为一种更加高效的加热方式,对实现聚变堆点火和燃烧等离子体控制具有重要意义。聚变堆主机关键系统综合研究设施项目将研发基于射频负离子束源的中性束注入系统列为必须发展的技术和必须实现的突破。射频负离子束源是其中最关键的核心设备,具有射频馈入稳定性要求高、束引出面积大、连续运行时间长、负离子产生难且易损失的典型特征,研发射频负离子束源整套技术是国际主要核聚变研究单位及聚变界共同面临的挑战。
自聚变堆主机关键系统综合研究设施开工以来,项目团队加快推进射频负离子束源样机的研制及其性能测试实验研究。建成了射频负离子束源样机,解决了负离子产生和引出中的射频功率稳定馈入、铯注入系统研制与铯循环动力学控制、磁过滤系统研制与性能验证等难题,实现了射频负离子束源稳定可重复的105秒强流负离子束引出,负离子引出束流密度达到153 A/m2,该参数是按照国际通用的利用电流传感器测量方法获得的,这也促使我国成为国际上少数掌握该核心技术的国家。
依托建设和运行全超导托卡马克EAST装置中性束注入系统的十余年经验和技术积累,项目团队坚持自主研发,依靠自主创新,突破了射频负离子束源研制及稳定运行中的挑战,发展了射频负离子束源研制和运行的关键技术。相关工作也为射频负离子束源中性束注入系统和聚变堆主机关键系统综合研究设施的顺利建设提供了重要保障,为聚变堆中性束注入系统的设计和研制奠定了良好基础。
CRAFT射频负离子束源中性束注入系统主机设计图
射频负离子束源样机综合测试系统
105s、153A/m2负离子束引出实验波形图
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