本文来自微信公众号：Engineering（ID：engineering2015），作者：李建刚院士、万元熙院士等，原文标题：《东方超环托卡马克丨Engineering》，头图来自：视觉中国
聚变能具有资源丰富、无碳排放和固有安全等突出优点，是人类未来理想的大规模清洁能源之一，可为碳中和的实现做出重要贡献。实现聚变发电的最大的两个难点就是如何实现上亿度点火和稳定长时间安全控制。20世纪，经过全世界发达国家聚变界的共同努力，已经成功在几秒的时间内实现在上亿度条件下的聚变反应，聚变科学可行性得到验证。
但是上亿度等离子体长时间精密控制与维持更为困难，这需要将上亿度等离子体与零下269摄氏度超导磁体、高热负荷等离子体与等离子体强相互作用、动态精密控制等多项极端条件同时高度集成和有机结合，难度和风险更大，工程上的选择就是全超导托卡马克，国际上尚无成功建造的先例。因而建造先进全超导非圆截面托卡马克并开展长时间的高温等离子体物理研究便成为20世纪国际聚变界公认的难题和最前沿研究领域。
国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”，即东方超环（EAST），它的科学目标是针对建造托卡马克核聚变堆尚存在的前沿性物理问题，进行探索性的实验研究，为未来稳态、安全、高效的先进聚变堆提供物理和工程技术基础；其先后经过两期国家发展改革委员会国家重大基础设施项目的支持。
EAST实验系统由装置主机和十四个子系统组成，其主要技术特点是：世界首个全超导磁体体系；世界首个主动冷却的偏滤器结构；先进灵活的非圆截面磁场位型、超过80项测量诊断系统，以及全世界最大的34 MW稳态高功率加热系统。EAST是世界首个集全超导、主动冷却偏滤器、稳态高功率加热三项特点于一体并率先成功投入运行的的全超导托卡马克装置。
EAST的建设和投入运行为世界稳态近堆芯聚变物理和工程研究搭建起了一个重要的实验平台，使我国成为世界上第一个掌握新一代先进全超导托卡马克技术的国家，为我国磁约束核聚变研究的进一步发展，提升我国磁约束聚变物理、工程、技术水平和培养高水平人才奠定了坚实基础。EAST在全超导磁体和磁场位形等方面与国际热核实验堆（ITER）设计方案类似， 为我国全面参与ITER重大国际合作计划创造了良好的条件，也为ITER的建设及我国未来聚变能的发展做出了重要贡献。
东方超环的核心（也是难度最大的部分）是全超导磁体、高功率辅助加热和先进主动冷却偏滤器三大系统。
目前，EAST装置是国际上唯一具备与ITER类似加热方式和偏滤器结构的磁约束核聚变实验装置，是唯一能在百秒量级条件上全面演示和验证国际热核聚变实验堆ITER未来400秒科学研究的实验装置。EAST装置上的系列创新研究成果和技术积累，也为我国自主建造聚变工程实验堆提供坚实科学技术基础。
在未来1～2年内，EAST将尽快实现其一亿度1000秒的科学目标。这一目标实现后将进一步提升其性能，使其接近未来聚变堆所需的参数，并在更长时间（数小时）尺度下，全面验证未来聚变堆所涉及的科学、技术、工程问题，为未来ITER以及我国聚变工程堆的建设和科学研究奠定了坚实的基础。
以上内容来自：Jiangang Li， Yuanxi Wan， the EAST team.The Experimental Advanced Superconducting Tokamak [J]. Engineering， 2021， 7(11): 1523-1528.
本文来自微信公众号：Engineering（ID：engineering2015），作者：李建刚院士、万元熙院士等