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中欧聚变合作里程碑:《燃烧等离子体实验超导托卡马克(BEST)研究计划》首版发布

2025-12-04 16:50     来源:可控核聚变     等离子体 托卡马克 聚变能源 核聚变

2025年11月24日,在合肥举行的高层会议期间,欧洲聚变能源组织(EUROfusion)与中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)正式发布了《燃烧等离子体实验超导托卡马克(BEST)研究计划》的首版。这一里程碑式的文件标志着中欧在聚变能源领域的合作迈入了新的阶段,双方代表共同出席了发布仪式,彰显了对这一合作项目的高度重视。

一、BEST的使命蓝图:从物理前沿到工程实现

BEST是ASIPP正在合肥快速建设的一台紧凑型高场托卡马克装置,根据研究计划,BEST的主半径为3.6米,中心磁场强度高达6.15特斯拉,建成后将成为在ITER投入运行前全球最大的D-T运行托卡马克。装置计划于2027年底完成建设,并预计在2027年末实现首次等离子体放电。

为实现这一宏伟目标,BEST的使命横跨三个环环相扣的核心领域,构成了一个从物理探索到工程实现再到安全验证的完整闭环:

等离子体物理:BEST将探索高性能D-T方案,实现科学盈亏平衡(Q≥1),研究全钨环境下的约束问题,调查α粒子和快离子动力学,并开发能够接近燃烧等离子体条件的先进运行模式(Q≈5)。

聚变技术与工程:为支持中国聚变工程示范堆,BEST将验证高场超导磁体、高热负荷钨偏滤器概念、加热和电流驱动系统、面向等离子体部件、遥操作和实时控制系统。BEST还将演示一个集成式氚燃料循环,包括直接内部回收技术。

聚变核安全与氚增殖:BEST将以初始许可的110克氚库存运行,并为测试氚衡算、除氚系统和约束屏障性能提供一个平台。它包括三个专用端口,用于测试包层模块,从而在真实的托卡马克条件下早期验证增殖包层概念。

二、独特能力:为ITER与中国聚变工程示范堆提供关键支撑

BEST的独特能力将有力支撑EUROfusion的宏观使命——强化ITER及未来聚变示范堆的科学基础。BEST将采用全钨第一壁和偏滤器,这与ITER的偏滤器材料选择一致,能够为ITER提供在真实D-T等离子体环境下钨材料性能的宝贵数据。它将测试并验证高场超导磁体、高通量热负荷钨偏滤器概念、加热与电流驱动系统、遥操作维护以及实时控制系统等关键技术,这些都将直接服务于中国聚变工程示范队的设计与许可。此外,我们刚刚提到BEST还将配备三个专门的实验包层模块窗口,用于早期验证氚增殖概念,这也为中国聚变工程示范堆实现氚自持(TBR>1)铺平道路。

三、结构化的互惠合作框架

本研究计划明确了一个结构化的互惠合作框架,双方将共同制定研究目标、协同开展等离子体场景研发,并联合开发利用BEST装置实验机会。为确保领导力平衡,双方都已提名协调员和专家。合作将由一个专门的BEST技术管理计划(TMP)进行管理,该计划与长期运行的CFETR–DEMO TMP并行运作,以实现高效、互利的决策。这种深度的协作模式,不仅加速了BEST项目的进展,也为全球聚变社区树立了国际合作的典范。

研究计划发布之后,EUROfusion和ASIPP将最终确定工作计划,以推进早期的BEST实验活动和共享分析。

四、关于中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)

中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)成立于1978年,位于安徽省合肥市,是中国致力于核聚变能源开发的国家重点研究机构,作为中国现代化能源系统与低碳未来战略的核心力量,ASIPP在托卡马克研究领域拥有超过四十年的领导力,其发展历程从HT系列装置延续至世界领先的EAST超导托卡马克,从而奠定了其在等离子体物理、超导工程、低温技术、等离子体加热、燃料循环及核级组件开发等方面的全面能力。为了从当前的实验装置迈向未来的聚变反应堆,ASIPP已制定以中国聚变工程示范堆为中心的分阶段发展战略。中国聚变工程示范堆的使命是实现高聚变增益(Q=10-30)、产生净电能、证明氚自给自足,并验证反应堆相关材料在显著中子辐照下的性能。为给这一宏伟目标提供科学基础并成熟关键使能技术,ASIPP正在建设一系列大型设施,包括中国聚变工程示范堆技术园区和全新的超导托卡马克装置BEST(燃烧等离子体实验超导托卡马克)。


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