Detalles de la fusión nuclear Tokamak

La fusión nuclear Tokamak, también conocida como fusión termonuclear controlada por Tokamak superconductora (EAST) y experimento de fusión nuclear superconductora de sección transversal no circular, es una de las teorías importantes de la física nuclear y la clave para realizar la fusión nuclear. . una de las formas importantes. La fusión nuclear Tokamak logra reacciones de fusión nuclear en agua de mar en un entorno específico rico en protio y deuterio y en condiciones de temperatura ultraalta, liberando así una enorme energía. Los científicos de todo el mundo han iniciado investigaciones y desarrollos relacionados ya a mediados del siglo XX. . Introducción básica Nombre chino: Fusión nuclear Tokamak Nombre extranjero: Tokamak Naturaleza: Fusión nuclear Época de invención: década de 1950 Interpretación de conceptos, ventajas, aplicación de la tecnología superconductora en ESTE, antecedentes de investigación y desarrollo, principios básicos, equipo experimental, superconductividad Sistema magnético, cámara de vacío, pantalla fría y vacío externo Dewar, componentes orientados al plasma, sistema de diagnóstico de tecnología de dispositivos, sistema criogénico, sistema de suministro de energía de alta potencia, China EAST, establecimiento del Instituto de Física del Plasma, exploración de nuevos procesos energéticos, parte del anfitrión EAST, desarrollo EAST historia, construcción y operación de EAST, EAST de nueva generación, avances experimentales, interpretación de conceptos Tokamak es un sistema de fusión nuclear que utiliza magnetismo, y la fusión nuclear tokamak es una fusión nuclear controlada que utiliza confinamiento magnético. El nombre tokamak se deriva de anillo, cámara, imán, kotushka. Tokamak fue inventado originalmente en la década de 1950 por Azimovich y otros en el Instituto Kurchatov de Moscú, Unión Soviética. Fusión Nuclear Tokamak El centro de la Fusión Nuclear Tokamak es una cámara de vacío anular rodeada de bobinas. Cuando se energiza, se generará un enorme campo magnético en espiral dentro del tokamak, que calentará el plasma interno a una temperatura muy alta, logrando así el propósito de la fusión nuclear. En agosto de 1968, en la Tercera Conferencia Internacional sobre Física del Plasma e Investigación de Fusión Nuclear Controlada celebrada en Novosibirsk, Unión Soviética, Azimovich anunció que la temperatura del electrón es 1keV y la temperatura del protón es 0. Esta es una fusión nuclear controlada. Esta investigación es un gran avance. en la investigación internacional sobre fusión nuclear controlada, y también es la primera vez que un Tokamak logra este objetivo. Este es un gran avance en la investigación de la fusión nuclear controlada y ha desencadenado una ola de fiebre de fusión tokamak en el mundo. Los países han construido o reconstruido sucesivamente una serie de dispositivos tokamak a gran escala. Entre ellos, los más famosos incluyen STTokamak de la Universidad de Princeton en los Estados Unidos (transformado en Star-C), Ormark del Laboratorio Nacional Oak Ridge en los Estados Unidos, TFRTokamak del Instituto Von Kernet-O-Roets en Francia, Cleo y Laboratorio Karam del Reino Unido. Pulsator Tokamak en el Instituto Max Planck en Alemania Occidental. Tokamak pulsado: aplicación de la tecnología superconductora en el ESTE Las centrales nucleares, que representan una gran parte de la generación de electricidad, utilizan de forma controlada la energía de fisión. La fusión nuclear Tokamak es impulsada por ondas electromagnéticas cerradas, creando un ambiente y una temperatura ultra alta para la fusión de deuterio y tritio, y logrando un control artificial de la reacción de fusión. La fusión termonuclear controlada se ha logrado con dispositivos tokamak convencionales. Sin embargo, los dispositivos tokamak tradicionales son voluminosos, ineficientes y difíciles de atravesar. A finales del siglo pasado, los científicos utilizaron la emergente tecnología superconductora para la fusión nuclear tokamak, que mejoró enormemente la investigación teórica básica y los parámetros operativos del sistema. Antecedentes en I+D La energía es la piedra angular del desarrollo social. La primera revolución energética reemplazó la madera por fuentes de energía fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural, lo que provocó un rápido desarrollo social y económico. Sin embargo, estos valiosos recursos pueden causar una contaminación grave cuando se queman. Se estima que la energía fósil se agotará dentro de 100 años. Ante la inminente crisis energética, la humanidad tiene un objetivo: buscar una energía limpia ilimitada y lograr el desarrollo sostenible de la humanidad. La investigación de la fusión nuclear de Tokamak siempre ha sido difícil. La razón fundamental es que la agregación de núcleos de elementos ligeros es mucho más difícil que la división de núcleos de elementos pesados. La atracción entre los núcleos atómicos es muy fuerte, pero todos los núcleos están cargados positivamente y se repelen entre sí. Sólo cuando la distancia entre los dos núcleos es muy cercana, sólo unas tres billonésimas de milímetro, su atracción es mayor que la electricidad estática. La fuerza repulsiva hace posible que dos núcleos atómicos se unan al mismo tiempo y liberen una enorme energía. Por lo tanto, los materiales de fusión deben colocarse primero en estado de plasma para que sus núcleos queden completamente expuestos. Sin embargo, cuanto más cerca estén dos núcleos cargados positivamente, mayor será la repulsión electrostática entre ellos.

Sólo cuando los núcleos cargados positivamente alcanzan una energía cinética suficientemente alta (que requiere temperaturas de decenas o incluso cientos de millones de grados Celsius) sus colisiones tienen la posibilidad de acercarlos tanto que pueda ocurrir la agregación. En 1933, se logró la fusión nuclear en el laboratorio utilizando un acelerador para proporcionar la energía cinética requerida por los núcleos atómicos. En 1952, Estados Unidos logró la primera fusión de grandes cantidades de deuterio y tritio utilizando la alta temperatura generada por las explosiones de bombas nucleares. Pero el efecto de este método es que la fusión nuclear libera una enorme energía en muy poco tiempo, produciendo una fuerte explosión, es decir, la explosión de una bomba de hidrógeno. Si los humanos quieren utilizar la fusión nuclear de forma pacífica, deben controlar el proceso de fusión nuclear. Un método de control más práctico para las reacciones de fusión es controlar la velocidad de adición y la cantidad de combustible de fusión cada vez para que las reacciones de fusión se desarrollen de forma continua o rítmica en una escala determinada. Por tanto, la densidad del gas en el dispositivo de fusión debe ser muy baja, lo que sólo equivale a una diezmilésima parte de la densidad del gas a temperatura y presión normales. Además, las limitaciones energéticas deben ser lo suficientemente largas. Al final de la Segunda Guerra Mundial, la ex Unión Soviética, los Estados Unidos y el Reino Unido habían estado realizando investigaciones sobre la fusión nuclear en mutuo secreto con fines militares. En qué tipo de contenedor se deben colocar los materiales de fusión nuclear de alta temperatura con decenas de millones o cientos de millones de grados Celsius siempre ha sido un problema que ha preocupado a la gente. En 1954, el Instituto de Investigación de Energía Atómica Kurchatov de la antigua Unión Soviética construyó el primer dispositivo tokamak. Después de que la gente propuso el concepto de confinamiento magnético, la investigación de la fusión nuclear por confinamiento magnético avanzó sin problemas en algunos aspectos, y la bomba de hidrógeno se probó rápidamente con éxito. Esto alguna vez hizo que los científicos nucleares de algunos países tuvieran una actitud demasiado optimista hacia la fusión nuclear controlable. Sin embargo, rápidamente se descubrió que el campo magnético que confina el plasma, aunque no teme a las altas temperaturas, es muy inestable. Además, el plasma pierde energía continuamente durante el proceso de calentamiento. Después de más de dos décadas de arduo trabajo, las expectativas optimistas originales están lejos de cumplirse y las estimaciones teóricas del tiempo de confinamiento del plasma están lejos de ser resultados experimentales. La gente está empezando a darse cuenta de la complejidad de los problemas de la fusión nuclear y de lo arduo de la investigación. En este caso, la Unión Soviética, los Estados Unidos y otros países sintieron que el secreto no era propicio para el progreso de la investigación. Sólo a través de intercambios académicos internacionales se puede promover la investigación en profundidad sobre la fusión nuclear. Además, no existe una superposición obvia en ciencia y tecnología entre la fusión nuclear por confinamiento magnético y las armas termonucleares, y es demasiado pronto para competir por sus aplicaciones comerciales. Así, en la Segunda Conferencia Internacional sobre los Usos Pacíficos de la Energía Atómica, celebrada en Ginebra en el otoño de 1958, se llegó a un acuerdo en el sentido de que los países divulgarían sus programas de investigación entre sí y en la que se demostraron varios dispositivos experimentales de fusión nuclear. Desde esta reunión, el foco de la investigación se ha desplazado hacia las cuestiones básicas del plasma de alta temperatura. Desde mediados de los años 1960 hasta los años 1970, varios países han construido una gran cantidad de dispositivos experimentales y la investigación de la fusión nuclear ha entrado en una nueva era. Poco a poco la gente se dio cuenta de los diversos mecanismos causados ​​por la influencia del confinamiento magnético y la pérdida de energía, y encontró contramedidas para superar esta inestabilidad y pérdida de energía. Con el progreso de la investigación sobre la fusión nuclear, la gente tiene cada vez más confianza en una fusión nuclear controlable. Principios básicos La energía nuclear es un nuevo miembro de la familia energética, que incluye principalmente la energía de fisión y la energía de fusión. La energía de fisión es la enorme energía liberada por la fisión de los núcleos de elementos pesados. El desarrollo de la tecnología de fisión nuclear controlada ha hecho posibles aplicaciones comerciales de la energía de fisión nuclear, como las centrales nucleares (de fisión). Los elementos pesados ​​como el uranio necesarios para la fisión son muy escasos en la Tierra y los reactores de fisión tradicionales producen residuos nucleares altamente radiactivos, lo que limita el desarrollo de la energía de fisión. La energía de fusión es la energía liberada cuando dos núcleos más ligeros se unen para formar un núcleo más pesado. La investigación actual sobre fusión controlada está dedicada a lograr el uso pacífico de la energía de fusión. De hecho, los humanos ya han logrado la fusión de deuterio y tritio: explosiones de bombas de hidrógeno, pero eso es una liberación instantánea e incontrolable de energía, y los humanos necesitan una fusión más controlable. El combustible que mantiene la fusión nuclear es el isótopo de hidrógeno deuterio y el tritio es extremadamente abundante en el agua de mar de la Tierra. Se ha calculado que 1 litro de agua de mar que contiene deuterio produce tanta energía de fusión como la energía liberada por 300 litros de gasolina. Las reservas de deuterio en el agua de mar podrían durar miles de millones de años. En particular, el producto de desecho de la fusión nuclear es el helio, que es a la vez limpio y seguro. Por tanto, la energía de fusión es una nueva fuente de energía ilimitada, limpia y segura. Ésta es también la razón fundamental por la que los países de todo el mundo, especialmente aquellos que han desarrollado la energía de fusión, no escatiman esfuerzos para desarrollar la energía de fusión. Hay dos tipos principales de investigación de la energía de fusión termonuclear controlada: la fusión por confinamiento inercial y la fusión por confinamiento magnético. El primero utiliza láseres de intensidad ultraalta para irradiar objetivos de deuterio y tritio en muy poco tiempo para lograr la fusión, mientras que el segundo utiliza fuertes campos magnéticos que pueden limitar las propiedades de las partículas cargadas para confinar los gases de deuterio y tritio en una atmósfera magnética especial. recipiente para calentarlo a cientos de millones de grados Celsius para lograr reacciones de fusión.

Tokamak es un dispositivo experimental de fusión nuclear controlable por confinamiento magnético toroidal inventado por antiguos científicos soviéticos en la década de 1950. Después de casi medio siglo de esfuerzos, se ha confirmado la viabilidad científica del tokamak para producir energía de fusión nuclear, pero los resultados relevantes se producen en forma de pulsos cortos, lo que dista mucho del funcionamiento continuo de los reactores reales. La aplicación exitosa de la tecnología superconductora a bobinas que generan fuertes campos magnéticos en tokamak es un avance importante en el estudio de la energía de fusión termonuclear controlada. La superconductividad no puede unir partículas cargadas a alta velocidad. Supongamos que dos protones están muy cerca y salen volando en diferentes direcciones. Si se van a combinar dos protones al mismo tiempo, el campo magnético generado por el superconductor debe cambiar de dirección 180 grados en un espacio pequeño. Incluso si los electrones de un superconductor levitaran, tal campo magnético sería imposible. Un campo magnético que está a cierta distancia de un superconductor no sólo es difícil de cambiar repentinamente en el espacio, sino también difícil de cambiar de manera flexible en el tiempo. Si el protón quiere salir volando del reactor, el campo magnético debe restringir al protón, pero una vez que el protón cambia de dirección, el campo magnético también debe cambiar de dirección para restringir al protón. En términos sencillos, los protones se deslizan en un superconductor, jugando con todos los electrones. El electrón mismo tiene masa. Para que los electrones formen un campo magnético flexible, su velocidad (velocidad y dirección) debe cambiar constantemente. El resultado final es que la temperatura del superconductor aumenta rápidamente, el efecto superconductor desaparece y los protones salen volando del reactor. El dispositivo experimental del experimento de "fusión de tokamak superconductor" incluye un dispositivo experimental de tokamak superconductor a gran escala con una sección transversal pequeña no circular, así como baja temperatura, vacío, refrigeración por agua, suministro y control de energía, adquisición y procesamiento de datos. , calentamiento de ondas y subsistemas de diagnóstico y corriente de conducción de ondas. El dispositivo tokamak superconductor es el núcleo del proyecto. El dispositivo tokamak superconductor incluye sistemas magnéticos de campo magnético longitudinal superconductor y campo magnético polar, cámaras de vacío, escudos fríos, secadores de vacío externos y plasma. -Dispositivos enfrentados. El personal técnico y de ingeniería responsable del diseño de cada componente realiza su trabajo meticulosamente basándose en plena lluvia de ideas y capacidades de innovación, aprovechando la experiencia de dispositivos similares en el mundo. un círculo virtuoso - Diseño Promover la investigación previa y los resultados de la investigación previa optimizar aún más el diseño. El campo magnético longitudinal superconductor y el sistema magnético del campo magnético polar son componentes clave del tokamak superconductor HT-7U, que tiene una estructura compleja. y altas dificultades técnicas, hay muchos factores inciertos después de rondas de diseño, cálculo y análisis, así como de comparación y optimización de varias soluciones, el diseño de conductores superconductores ha entrado en la etapa de selección experimental final; Se ha completado el diseño y bobinado, así como el diseño de prototipos de bobinas; el diseño de cajas de bobinas de baja temperatura y alta resistencia ha completado análisis mecánicos y cálculos de diversas condiciones de trabajo posibles, análisis y cálculos de transferencia de calor, análisis y cálculos electromagnéticos. así como el aumento de temperatura durante la soldadura, etc. El diseño de cajas de bobinas de alta resistencia a bajas temperaturas ha completado análisis y cálculos mecánicos, análisis y cálculos de transferencia de calor, análisis y cálculos electromagnéticos bajo diversas condiciones de trabajo posibles, así como pruebas de la Impacto del aumento de temperatura en el rendimiento de las bobinas superconductoras durante el proceso de soldadura de la caja de la bobina. En estrecha cooperación con unidades nacionales clave en el campo del aislamiento eléctrico, como el Instituto de Ingeniería Eléctrica de Guilin y el Centro de Baja Temperatura de Beijing de la Academia de Ciencias de China. , hemos completado la investigación sobre la impregnación a presión al vacío de bobinas superconductoras, hemos completado la investigación sobre la fórmula del pegamento aislante de temperatura ultrabaja y estamos completando la impregnación a presión al vacío del pegamento aislante a temperatura ultrabaja. la bobina de campo polar superconductora y la forma de onda actual se optimizan para que pueda cumplir con los requisitos de las configuraciones de filtro de polarización de doble cero y un solo cero, así como la configuración del limitador. Este trabajo se ha realizado con cálculos de equilibrio, depuración y comparaciones repetidos. determinó la posición de la bobina de ingeniería en el dispositivo y la forma de la sección transversal de la bobina que cumple con los requisitos físicos. Cámara de vacío La cámara de vacío es un recipiente que contiene directamente plasma un ambiente de vacío ultra alto para cumplir con el plasma electromagnético. requisitos para el funcionamiento estable del dispositivo, así como el diagnóstico de las características del plasma, calentamiento del plasma, bombeo de vacío, refrigeración por agua y requisitos de la ventana de carga, y los requisitos para la prohibición de neutrones, así como los requisitos para el plasma Requisitos para cara a cara posicionamiento de la cara y alineación de los componentes del cuerpo. La cámara de vacío HT-7U es una estructura completamente soldada de doble capa. Debido a que está muy cerca del plasma, la cámara de vacío es una estructura completamente soldada de doble capa. Al plasma, el plasma y la cámara de vacío están separados. El efecto electromagnético es el más directo y la fuerza electromagnética sobre la cámara de vacío es la mayor. Al mismo tiempo, la cámara de vacío debe hornearse a 250 °C. y la deformación térmica causada por los cambios de temperatura es grande. Teniendo en cuenta estos factores, los diseñadores tienen varias posibilidades para la cámara de vacío. Se realizaron múltiples rondas de análisis de tensión, análisis electromagnético y cálculos de transferencia de calor en condiciones de trabajo, y el diseño estructural se optimizó en función de. los resultados de cada ronda de cálculos.

Se ha completado la última ronda de análisis de tensión estática estructural, análisis modal, análisis de respuesta de frecuencia y análisis de respuesta sísmica en diversas condiciones de trabajo, cumpliendo todos los requisitos y proporcionando una base suficiente para la confiabilidad del diseño. El diseño de construcción de la sección de muestra de prueba de la cámara de vacío está en progreso, la plataforma de prueba de la estructura de soporte especial de la cámara de vacío que cumple con los requisitos de expansión y contracción térmica está en el proceso de fabricación, y la investigación y el desarrollo de varios fuelles de formas especiales utilizados en la La ventana de la cámara de vacío también está en progreso. Pantalla fría y barril de vacío externo La pantalla de enfriamiento interna y la pantalla de enfriamiento externa del HT-7U son barreras térmicas para imanes superconductores y desempeñan un papel importante en el mantenimiento del funcionamiento normal de los imanes superconductores. Se han completado los análisis electromagnéticos, de tensión y de transferencia de calor, al igual que las mediciones de la emisividad de la superficie, que es importante para los cálculos de transferencia de calor. El componente se encuentra actualmente en las etapas finales de diseño de ingeniería y pronto será transferido al diseño de construcción. El vacío externo Dewar mantiene todos los componentes internos en un entorno de vacío básicamente sin transferencia de calor por convección. Es la garantía para que los imanes superconductores y las pantallas frías mantengan temperaturas ultrabajas. Se ha completado el análisis mecánico y electromagnético del componente y se ha comenzado el diseño de la construcción. Componentes enfrentados al plasma Los componentes enfrentados al plasma se enfrentan directamente al plasma, y ​​las propiedades de sus superficies afectan directamente el retorno de las impurezas del plasma y el reciclaje de gases. El plasma depende del sistema de enfriamiento de los componentes enfrentados al plasma para transportar energía fuera del mismo. el tokamak. Actualmente estamos cooperando con el Instituto Max Planck para la Investigación del Plasma en Alemania para optimizar la posición de los componentes orientados al plasma en relación con el plasma, y ​​utilizamos su programa para realizar cálculos, y hemos obtenido resultados preliminares en materiales de grafito orientados directamente al plasma; con el Shanxi Coal Chemical Institute, se están depurando en el laboratorio renovado el grafito de referencia y el recubrimiento de baja pulverización catódica en la superficie del grafito, el cañón de electrones de alta potencia y el sistema experimental utilizado para las pruebas de rendimiento del material de grafito; -La estructura de enfriamiento y el rendimiento del grafito se probaron en HT -7. El tokamak superconductor se ensambló en la cámara de vacío y se probará varios indicadores en la próxima ronda de pruebas. Sistema de diagnóstico técnico del equipo El sistema de diagnóstico técnico del equipo incluye medición de temperatura, medición de tensión y deformación, protección contra pérdida de control y detección de cortocircuito. Las mediciones de temperatura van desde una temperatura de helio líquido de 4,5 K hasta una temperatura de horneado de 350 °C. Cuando se trata de componentes de plasma, el rango de temperatura que se debe medir es muy amplio y se deben utilizar diferentes métodos. Especialmente para la medición de temperatura a temperaturas ultrabajas, el coste de calibración de los termómetros es muy alto. Los investigadores utilizaron activamente sus capacidades de innovación para desarrollar un sistema de calibración de temperatura y calibraron todos los termómetros de baja temperatura del HT-7U sobre esta base. Se han diseñado y depurado los circuitos de detección y amplificación utilizados para la medición de tensión y deformación, la detección de cortocircuitos y la protección contra fugas, y también han entrado en la etapa de depuración programas especiales para la adquisición y el procesamiento de datos. Sistema de baja temperatura El sistema de baja temperatura es uno de los equipos periféricos clave del dispositivo experimental de fusión nuclear superconductor tokamak. Debe garantizar que los imanes de campo magnético longitudinal superconductor y los imanes de campo polar del dispositivo puedan enfriarse suavemente desde temperatura ambiente a 3,8-4,6 K, y puedan enfriarse durante varios meses para mantener la excitación normal de los imanes de campo magnético longitudinal superconductor y los rápidos cambios de pulso de los imanes del campo polar. El diseño de ingeniería 2KW/4.4K del sistema criogénico del dispositivo tokamak superconductor HT-7U se lanzó por completo y algunos de los equipos adquiridos llegaron e instalaron. El nuevo sistema ha sido instalado. Se instalaron dos nuevos tanques de almacenamiento de gas de media presión de 100 metros cúbicos y se colocó firmemente un nuevo tanque de gas de baja presión de 100 metros cúbicos en una esquina del taller criogénico. En el centro del taller criogénico están cuidadosamente instaladas las cinco nuevas prensas de tornillo de la nueva estación de prensado, así como un secador de helio, un adsorbedor y dos filtros de aceite. Se han completado los trabajos de transformación del refrigerador OPG100/500 No. 2 original donado por Rusia y están a punto de comenzar los trabajos de reparación del refrigerador de 300W/1.8K donado por la empresa alemana FZK. Se está construyendo la parte de control eléctrico de la estación de prensado de aceite en espiral y los oleoductos de gas, agua y petróleo. Sistema de suministro de energía de alta potencia Este sistema es responsable de proporcionar suministros de energía de alta potencia de diferentes especificaciones para que el tokamak logre tareas importantes como la transmisión de energía, la conversión de energía y el control de operación. Proporciona la base de ingeniería necesaria y los medios de control para la generación, confinamiento, mantenimiento y calentamiento del plasma, así como el control de la corriente, posición, forma, distribución y ruptura del plasma. La fuente de alimentación de campo longitudinal HT-7U y la fuente de alimentación de campo polar han completado el análisis, el cálculo, la comparación y la optimización de la solución del sistema. Durante el proceso de diseño, los investigadores científicos, de acuerdo con los principios de garantizar el rendimiento y ahorrar fondos, no sólo seleccionaron una variedad de métodos de diseño basados ​​en las condiciones específicas del instituto en el plan de diseño, sino que también aprovecharon al máximo las capacidades del instituto. reservas técnicas y equipos importantes utilizados activamente en innovación y capacidades de investigación y desarrollo.

Los equipos clave para el suministro de energía de campo polar, tiristores de gran capacidad, interruptores de alto voltaje de CC e interruptores a prueba de explosiones, sólo pueden importarse y son costosos. Con los esfuerzos de nuestros investigadores científicos, se han completado las pruebas de tecnología unitaria y se están realizando prototipos. siendo producido en prueba. Sistema de bombeo de vacío El sistema de bombeo de vacío proporciona un ambiente limpio de vacío ultra alto para el funcionamiento estable del plasma y condiciones de aislamiento de vacío para el funcionamiento normal de los imanes superconductores. El sistema de llenado de gas proporciona gas de trabajo para el procesamiento de la pared de la cámara de vacío y la descarga del plasma; El sistema de bombeo de vacío completó el diseño general, los cálculos de velocidad de bombeo y tiempo de bombeo; completó la selección y el equipamiento de la bomba principal, la válvula principal y el sistema de medición; completó un pedido de 580.000 yuanes para 16 bombas principales y bombas de aire para el bombeo; sistema. Se ha finalizado el diseño final de la protección y control del sistema de bombeo de vacío y riego. Sistema de accionamiento de corriente de bajo desorden La reposición continua de energía al plasma es un medio importante para garantizar que el tokamak logre un funcionamiento estable de pulso largo, y el calentamiento por vibración del ciclotrón de iones es otro medio importante. El sistema de bajo desorden HT-7U de 3,5 MW ha completado el diseño de la solución técnica y ha completado el diseño de monitoreo de fase y potencia de las olas, protección del sistema de olas, suministro de energía de bajo voltaje de la fuente de olas, etc., para la construcción inicial del sistema de olas de 1 MW. Preparar la pieza de prueba de la antena del sistema de ondas y fuente de alimentación de alto voltaje. El calentamiento por vibración de ciclotrón de iones completó el diseño general del sistema de ondas y determinó el plan del sistema de ondas de 4MW/30-110Mhz; completó el diseño de la fuente de ondas y está construyendo una fuente de ondas de radiofrecuencia de 1MW con un pulso de hasta 1000 segundos. , que se espera que esté terminado a mediados de 2001, se ha completado y depurado el diseño del sistema de despliegue de la antena y se están realizando pruebas en banco antes del procesamiento. El sistema general de control y adquisición de datos es un sistema de red informática distribuida que monitorea, controla y protege todo el dispositivo en tiempo real. En la actualidad, el sistema de detección de seguridad, el sistema de control central y el sistema de inflado por impulsos en el sistema de control general han completado el diseño del esquema y están en fase de depuración y ensayo, el sistema de cronometraje central se está desarrollando en cooperación con las unidades nacionales pertinentes y el control local; La red se encuentra en etapa de implementación. El sistema de adquisición VAX-CAMAC, el sistema de adquisición PC-CA MAC, el sistema de adquisición de PC, el sistema de adquisición VXI, el servidor de datos distribuido, el sistema de recuperación de datos, el sistema de gestión de adquisición de datos, etc. en el sistema de adquisición de datos han completado el diseño del programa y Se encuentra en proceso de diseño el sistema de medición diagnóstica. El "sistema de medición de diagnóstico" es un par de ojos que monitorean el plasma, los cuales pueden brindar las características de calidad del plasma en diferentes momentos y espacios. Además del equipo de medición de diagnóstico del HT-7 que se está preparando para ser trasladado al HT-7U, uno de los sistemas de medición más importantes del tokamak, el sistema de medición electromagnético, está siendo sometido a cálculos físicos y al diseño de bobinas de medición, como por ejemplo sondas magnéticas. , anillos de una sola vuelta, bobina de Rogowski, bobina antimagnética, bobina de silla, etc. El nuevo láser de CO2 donado por la Universidad de Texas se está depurando y se utilizará para el diagnóstico por infrarrojo lejano del HT-7U, y se están preparando o equipando físicamente otros sistemas de diagnóstico. China BBMG China decidió llevar a cabo investigaciones sobre fusión nuclear en el "Plan Científico de Doce Años" formulado en 1956. Después de incansables esfuerzos, en la década de 1980, había completado el China Cyclotron I HL-1 y HT-6B, HT-6M y una serie de otros experimentos influyentes. En la década de 1980, se habían construido varios dispositivos experimentales influyentes para la investigación de la fusión, como el HL-1, el HT-6B y el HT-6M. Establecimiento del Instituto de Física del Plasma El Instituto de Física del Plasma (IPP) de la Academia de Ciencias de China se estableció en septiembre de 1978. Se dedica principalmente a la investigación de la física del plasma a alta temperatura y la fusión termonuclear controlable y las altas y nuevas tecnologías relacionadas. El objetivo final es explorar, desarrollar y resolver el problema de la nueva energía infinita y limpia para la humanidad. Es una de las bases de investigación de fusión más importantes de China, un centro de investigación de fusión establecido por el Laboratorio Mundial en China y una de las unidades más importantes del grupo de trabajo chino del Programa Internacional de Fusión Termonuclear Controlada (ITER). Explorando nuevos procesos energéticos El instituto ha construido tokamak de tamaño pequeño y mediano HT-6B y HT-6M, así como el tokamak de fusión superconductor HT-7 y el tokamak de fusión totalmente superconductor EAST. El tokamak superconductor HT-7 que todavía está en funcionamiento es el primer tokamak superconductor de China. Su investigación experimental ha logrado varios resultados importantes y es el segundo tokamak francés que puede generar altas temperaturas. Es el segundo dispositivo tokamak capaz de generar descargas de plasma de alta temperatura en niveles diminutos después de Francia.

El motor principal del dispositivo EAST tiene 11 metros de alto, 8 metros de diámetro y pesa 400 toneladas. Consta de seis partes principales: cámara de vacío ultraalto, bobina de campo longitudinal, bobina de campo poloidal, pantallas frías internas y externas, externas. deshidratador al vacío y sistema de soporte. Su operación experimental requiere refrigeración de helio a baja temperatura a gran escala, fuente de corriente pulsada de alta potencia a gran escala y su circuito, pruebas de superconductores a gran escala, control por computadora a gran escala y adquisición y procesamiento de datos, corriente de bajo desorden a nivel de megavatios. accionamiento y calentamiento por ondas de radiofrecuencia, vacío ultraalto a gran escala y varios soportes para mediciones de diagnóstico avanzadas y otros sistemas. Este tema implica grandes dificultades técnicas y muchas tecnologías clave actualmente no tienen experiencia internacional. En particular, la operación ESTE requiere entornos extremos como corriente ultraalta, campo magnético ultrafuerte, temperatura ultraalta, temperatura ultrabaja, vacío ultraalto, etc. Desde la alta temperatura de cientos de millones de grados en el núcleo de hierro hasta la baja temperatura de -269 grados en la bobina, se plantean requisitos extraordinarios para el diseño, el proceso de fabricación y los materiales del dispositivo, y la dificultad es evidente. Durante el desarrollo del dispositivo EAST, el Instituto de Investigación de Plasma ha desarrollado una serie de tecnologías de alta tecnología, algunas de las cuales se encuentran en una posición de liderazgo en el mundo y tienen amplias perspectivas de aplicación, como grandes imanes superconductores, vacío ultra alto , desviadores y conductores superconductores. Producción y otras tecnologías. También hay algunas tecnologías originales que han sido apreciadas y referenciadas por expertos internacionales, por ejemplo, la tecnología de juntas superconductoras de alta temperatura se ha aplicado al tokamak, que ha logrado buenos resultados y ha mejorado enormemente la eficiencia del dispositivo. como referencia por el Proyecto Internacional de Reactor Experimental de Fusión Termonuclear. La construcción y operación de EAST ha establecido una importante plataforma experimental para la investigación de ingeniería y física de fusión casi nuclear del mundo, y ha sentado una base sólida para seguir desarrollando la investigación de fusión por confinamiento magnético de mi país, mejorando la física, la ingeniería y la ingeniería de fusión por confinamiento magnético de mi país. Niveles técnicos y cultivo de talentos de alto nivel. EAST es actualmente el único dispositivo tokamak magnético totalmente superconductor en funcionamiento en el mundo y hará importantes contribuciones a la construcción del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) y al desarrollo de la energía de fusión. Nueva Generación EAST El 28 de septiembre de 2006, el dispositivo de fusión termonuclear EAST de nueva generación de mi país, que tardó ocho años en diseñarse y construirse a un costo de 200 millones de yuanes, completó con éxito su primer experimento de descarga y obtuvo una descarga de plasma de alta temperatura con un corriente de 200 kA y una duración de casi 3 segundos, convirtiéndose en el primer dispositivo experimental de fusión de sección transversal no circular totalmente superconductor del mundo construido y puesto en funcionamiento real. La energía liberada por las reacciones nucleares equivale a cientos de miles o millones de veces la energía química liberada por la misma masa de materia. Las reacciones nucleares tienen dos formas: fisión nuclear y fusión nuclear. La reacción en la que un núcleo pesado se divide en fragmentos de alta energía bajo un bombardeo de neutrones se llama fisión nuclear. Los principales reactivos son elementos radiactivos raros como el uranio y el plutonio, como en las explosiones de bombas nucleares. se combinan para formar un núcleo pesado se llama fusión nuclear. Los principales reactivos son los isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, como las explosiones de bombas de hidrógeno, la radiación solar y la generación de calor, etc. Avance experimental A las 0:26 a. m. del 28 de enero de 2016, el dispositivo experimental de fusión nuclear tokamak totalmente superconductor al ESTE del Instituto Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China, logró con éxito un pulso largo de temperatura ultra alta con una temperatura de electrones superior a 50 La descarga de plasma es actualmente la descarga de plasma más larga del dispositivo experimental Tokamak con una temperatura de electrones de 50 millones de grados y una duración de 50 millones de grados. Este logro es un hito para la futura investigación sobre reactores de fusión y marca que China continúa a la vanguardia de la investigación internacional sobre la fusión por confinamiento magnético en estado estacionario. En la actualidad, EAST se ha convertido en una importante plataforma experimental internacional para la investigación de la fusión por confinamiento magnético en estado estacionario. Los resultados de su investigación proporcionarán apoyo experimental científico y de ingeniería para que el futuro Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER) logre una descarga de alto confinamiento en estado estacionario. Continuará brindando apoyo a nuestro país. Los preparativos preliminares para el dispositivo de fusión de próxima generación, el Reactor Experimental de Ingeniería de Fusión de China (CFER), han sentado una base científica importante. El 18 de octubre de 2016, según el sitio web oficial del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), los científicos de la escuela establecieron un nuevo récord mundial en el experimento del reactor de fusión Alcator C-Mod tokamak: la presión del plasma superó por primera vez las dos atmósferas. tiempo. . Dado que el plasma a alta presión es un factor clave para lograr una fusión nuclear controlada, esto significa que los humanos estamos un paso más cerca de obtener energía limpia "ineagotable". El dispositivo experimental Alcatel C-Mod ha estado en servicio en el MIT durante 23 años y estableció un récord mundial de presión de 1,77 atmósferas en 2005. Esta vez, la presión del plasma del dispositivo alcanzó un nuevo récord mundial de 2,05 atmósferas, en la que se producen 300 billones de reacciones de fusión por segundo.

El nuevo récord supone una mejora del 15% con respecto al logro anterior del dispositivo, que equivalía a una temperatura de 35 millones de grados Celsius, aproximadamente el doble de la temperatura del núcleo solar. Vista interior del dispositivo MIT Alcatel C-Mod El 2 de noviembre de 2016, el dispositivo experimental "Artificial Sun" EAST, un importante proyecto científico nacional emprendido por el Instituto Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China, fue revivido en el día 11. ronda de experimentos físicos se logró un gran avance, logrando una fusión en estado estacionario durante más de 60 segundos. EAST es el primer dispositivo experimental de fusión nuclear tokamak del mundo que logra un tiempo de funcionamiento de minutos en modo de alto confinamiento en estado estable, y el tiempo de descarga de plasma en modo de alto confinamiento en estado estable supera los 60 segundos.