国际热核聚变实验堆( ITER) 计划
a) 概况
ITER集成当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果,第一次在地球上实现能与
未来实用聚变堆规模相比拟的受控热核聚变实验堆,解决通向聚变电站的许多物理和工程问题. 这是人类受控热核聚变研究走向实用过程中的必不可少的一步,因此受到各国政府及科技界的高度重视和支持.
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ITER 主要典型参数(括号中为另一组运行参数) |
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总聚变功率 |
500MW(70MW) |
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Q(聚变功率/ 加热功率) |
>10 |
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14MeV 中子平均壁负载 |
0. 57MW/ m2 (0. 8MW/ m2) |
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每次燃烧时间 |
>500s |
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等离子体大半径 |
6.2m |
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等离子体小半径 |
2.0m |
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等离子体电流 |
15MA(17MA) |
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小截面拉长比 |
1.7 |
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等离子体中心磁场强度 |
5.3T |
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等离子体体积 |
837m3 |
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等离子体表面积 |
678m2 |
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加热及驱动电流总功率 |
73MW |
b) ITER 计划的科学目标
ITER 计划第一期的主要目标是建设一个能产生5 ×105kW聚变功率、能量增益大于10 (在其他参数不变的情况下,若运行电流为17MA ,则总聚变功率为700MW) 、重复脉冲大于500s 氘氚燃烧的托卡马克型实验聚变堆(具体参数见表1) . 在ITER 中,将产生与未来商用聚变反应堆相近的氘氚燃烧等离子体,供科学家和工程师们研究其性质和控制方法.在此之前,人们只能在各核聚变实验室中创造和研究没有氘氚燃烧过程的高温等离子体(尽管温度可以足够高) . 因此所有以前得到的研究成果,都必须在燃烧等离子体阶段得到验证并进一步发展. 这是实现聚变能必经的关键一步. 在ITER 上得到的所有结果都将直接为设计托卡马克型商用聚变堆提供依据. ITER 的建造是受控热核聚变研究(包括等离子体物理和等离子体技术) 的新阶段,也是人类更接近实现受控聚变能的标志. 国际聚变界主流的看法是:
ITER 计划在未来10 年内实现这一目标是有相当把
握的.根据ITER 计划, ITER 设计还考虑了一些灵活性的安排,可供探索进一步改进燃烧等离子体性能的可能途径,并准备了多种控制燃烧等离子体的手段,使得在ITER 运行的第二阶段,可以探索实现具有持续、稳定、高约束的高性能燃烧等离子体. 这种高性能的“先进燃烧等离子体”是建造托卡马克型商用聚变堆所必要的. 这种先进稳态运行的基本参数见表2.
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总聚变功率 |
356MW |
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Q(聚变功率/ 加热功率) |
～ 5 |
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14MeV 中子平均壁负载 |
0. 41MW/ m2 |
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每次燃烧时间 |
> 3000s |
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等离子体大半径 |
6. 2m |
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等离子体小半径 |
2. 0m |
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等离子体电流 |
9MA |
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等离子体中心磁场强度 |
5. 3T |
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加热及驱动电流总功率 |
59MW |
