為什么中國(guó)現(xiàn)在的核聚變研究主要集中在四川成都和安徽合肥裆甩？看完你會(huì)有答案的冗锁。文中提到了箍縮、磁鏡等專業(yè)術(shù)語(yǔ)將在后續(xù)章節(jié)中詳細(xì)介紹?
上一章重點(diǎn)講了受控核聚變的發(fā)展歷程淑掌，有人說(shuō)蒿讥，你講了這么多，沒(méi)講到中國(guó)抛腕，今天我們就專門捋一捋中國(guó)的核聚變發(fā)展歷程芋绸，這樣有助于你對(duì)關(guān)于中國(guó)人造小太陽(yáng)的碎片化信息有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，咱們開(kāi)始吧担敌！
受控核聚變中國(guó)發(fā)展史
1摔敛、準(zhǔn)備階段
出乎意料的是，中國(guó)的受控核聚變研究并沒(méi)有明顯落后于其他先發(fā)國(guó)家全封，早在1955年马昙，錢三強(qiáng)和剛留美歸來(lái)的李正武便提議開(kāi)展中國(guó)的“可控?zé)岷朔磻?yīng)”研究型宝。
1957 年衡楞，我國(guó)派北京大學(xué)的胡濟(jì)民和原子能研究所（即后來(lái)的中國(guó)原子能科學(xué)研究院）的李正武參加了在威尼斯召開(kāi)的第三屆氣體電離現(xiàn)象的國(guó)際會(huì)議朦乏。當(dāng)時(shí)在這系列的學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了一些關(guān)于高溫等離子體和聚變研究的報(bào)告舌劳。
一般認(rèn)為指巡，我國(guó)真正開(kāi)始進(jìn)行聚變研究的年份是 1958 年菊匿。在這一年狭莱，原子能研究所奥裸、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)证杭、中科院物研所田度、電工研究所等單位組織人員學(xué)習(xí)理論，并開(kāi)始建立實(shí)驗(yàn)設(shè)備解愤，一般是箍縮類的放電裝置镇饺。轉(zhuǎn)年，中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所和西安電容器廠也分別開(kāi)始試制聚變實(shí)驗(yàn)所必需的高速相機(jī)和脈沖變壓器送讲。
1958 年奸笤，原子能研究所建立了 一臺(tái) Z 箍縮裝置，稱為“雷公”李茫，轉(zhuǎn)年揭保，又研制一臺(tái)脈沖壓縮磁鏡（當(dāng)時(shí)叫磁籠），稱為‘‘小龍”魄宏，此時(shí)秸侣，列夫·阿蒂西莫維奇（Lev Artsimovich）、阿納托利·弗拉索夫（Anatoly Vlasov）等著名的蘇聯(lián)核物理專家來(lái)到中國(guó)講學(xué)宠互，為當(dāng)時(shí)中國(guó)的核物理發(fā)展提供了幫助味榛。
在中國(guó)科學(xué)院物理研究所，這一階段的研究工作是在孫湘領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的予跌。她曾主持研制了我國(guó)第一臺(tái)真空紫外光譜儀搏色。在此工作基礎(chǔ)上，她領(lǐng)導(dǎo)的小組先后研制了 Z 箍縮和角向箍縮裝置券册，并進(jìn)行了一些等離子體光譜學(xué)研究频轿。
1962 年黑龍江原子核研究所建成一臺(tái)小型角向箍縮裝置。同年烁焙，盧鶴線航邢、周同慶、許國(guó)保編著的《受控?zé)岷朔磻?yīng)》出版骄蝇。這本一千多頁(yè)的巨著基本囊括了當(dāng)時(shí)的主要磁約束聚變文獻(xiàn)的內(nèi)容膳殷。
1959 年， 1962 年和 1966 年九火，先后召開(kāi)了三次磁約束聚變研究的全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議赚窃，分別在哈爾濱和北京舉行，當(dāng)時(shí)稱為“電工會(huì)議”岔激。以上為我國(guó)聚變研究的準(zhǔn)備時(shí)期勒极，側(cè)重知識(shí)的積累、研究工程和宏觀物理問(wèn)題虑鼎。
2辱匿、整合時(shí)期
1965 年，東北技術(shù)物理研究所（原黑龍江原子核研究所）與原子能研究所十四室合并，開(kāi)始遷往四川樂(lè)山掀鹅，稱西南五八五所，即現(xiàn)在的核工業(yè)西南物理研究院的前身媒楼。
他們?cè)?1971年組裝了一臺(tái)仿星器“凌云”裝置乐尊，并用電子束研究了其中的磁面結(jié)構(gòu)。1975 年划址，該所建成超導(dǎo)磁鏡“303”扔嵌，為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的聚變裝置。
1966 年舉行的第三次電工會(huì)議建議中科院進(jìn)行聚變研究夺颤。中科院物理研究所于 1968 年建成一臺(tái)角向箍縮裝置痢缎，并于下一年在這一裝置上觀察到熱核聚變中子。
從 1972 年起世澜，中科院開(kāi)始在合肥籌建受控聚變研究基地独旷。1974 年，中科院物理研究所建成一臺(tái)托卡馬克裝置CT-6 寥裂，后升級(jí)為 CT-6B 嵌洼。?
1975年合肥的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)設(shè)立等離子體物理專業(yè)。 1978 年位于合肥的中科院等離子體物理研究所正式成立封恰。他們研制和運(yùn)行了一臺(tái)空芯托卡馬克 HT-6B麻养。
以上為我國(guó)聚變研究的整合時(shí)期， 主要成果是奠定了樂(lè)山诺舔、合肥兩個(gè)聚變研究基地鳖昌， 主要研究方向轉(zhuǎn)向托卡馬克。這一時(shí)期也為后來(lái)的發(fā)展在技術(shù)和人才上做了準(zhǔn)備低飒。
這一段時(shí)期主要是工程上進(jìn)步明顯许昨，由于國(guó)內(nèi)工部門的支持，不銹鋼波紋管逸嘀、氮質(zhì)譜檢漏儀车要、渦輪分子泵、濺射離子泵崭倘、四極質(zhì)譜計(jì)等聚變研究必要器材作為產(chǎn)品相繼問(wèn)世翼岁。電源技術(shù)、焊接技術(shù)司光、大功率微波技術(shù)在這一時(shí)期也得到較快發(fā)展琅坡。但是診斷技術(shù)、數(shù)字技術(shù)較滯后残家，所以物理研究相對(duì)薄弱榆俺。這一時(shí)期的后期開(kāi)始了和國(guó)外的學(xué)術(shù)交流。
發(fā)展時(shí)期
接下來(lái)的發(fā)展則主要由核工業(yè)西南物理研究院和中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所這兩家機(jī)構(gòu)主導(dǎo)。
1984 年茴晋，核工業(yè)西南物理研究院成功研制 HL-1（環(huán)流器一號(hào)）裝置陪捷。同年，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所成功研制空芯變壓器托卡馬克 HT-6M 裝置诺擅。此后市袖，聚變研究納入國(guó)家 863 計(jì)劃，開(kāi)展了輔助加熱烁涌、電流驅(qū)動(dòng)苍碟、聚變裂變混合堆等先進(jìn)研究課題，進(jìn)一步開(kāi)展和加強(qiáng)了國(guó)際交流與合作撮执。
1991 年微峰，合肥，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所將蘇聯(lián)的 T-7 裝置改建為我國(guó)第一臺(tái)超導(dǎo)托卡馬克 HT-7（東方超環(huán)EAST的前輩）抒钱。?
1994 年谋币，核工業(yè)西南物理研究院將 HL-1 升級(jí)為 HL-1M（環(huán)流器新一號(hào)）症杏。
2002 年，核工業(yè)西南物理研究院利用原來(lái)德國(guó)的軸對(duì)稱轉(zhuǎn)化器實(shí)驗(yàn)裝置（?ASDEX 瑞信，Axially Symmetric Divertor Experiment）裝置主體改建為 HL-2A （環(huán)流器二號(hào) A）裝置厉颤。
1999 年正式動(dòng)工建設(shè)，2002 年 11 月中旬獲得初始等離子體凡简。HL-2A裝置的使命是研究具有偏濾器位形的托卡馬克物理逼友，包括高參數(shù)等離子體的不穩(wěn)定性、輸運(yùn)和約束秤涩，探索等離子體加熱帜乞、邊緣能量和粒子流控制機(jī)理，發(fā)展各種大功率加熱技術(shù)筐眷、加料技術(shù)和等離子體控制技術(shù)等黎烈，通過(guò)對(duì)核聚變前沿物理課題的深入研究和相關(guān)工程技術(shù)發(fā)展。
HL-2A裝置大功率加熱系統(tǒng)包括電子回旋加熱匀谣、低雜波和中性束注入系統(tǒng)照棋。電子回旋共振系統(tǒng)用6個(gè)回旋管作為微波源，最大功率為3 MW武翎，中性粒子束系統(tǒng)的注入功率為3 MW烈炭，中性粒子能量為30—50 keV，HL-2A裝置自運(yùn)行以來(lái)宝恶，取得了很多新的研究成果符隙。除了在電子回旋加熱實(shí)驗(yàn)中獲得了4.9 keV的電子溫度趴捅，在中性束加熱條件下得到了2.5 keV的離子溫度等高參數(shù)。
2003 年霹疫，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所和清華大學(xué)合作拱绑，建成一臺(tái)球形托卡馬克SUNIST(Sino-United Spherical Tokamak）。華中科技大學(xué)將美國(guó)的 TEXT 裝置引進(jìn)國(guó)內(nèi)丽蝎，稱為 J-TEXT 裝置欺栗。隨后，浙江大學(xué)和北京大學(xué)等校也開(kāi)展了理論和數(shù)值方面的研究工作征峦。同時(shí)，我國(guó)開(kāi)始申請(qǐng)加入 ITER 計(jì)劃消请，并于2005年正式加入栏笆。
2006 年，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所成功建成了一臺(tái)先進(jìn)超導(dǎo)托卡馬克實(shí)際裝置（EAST臊泰，Experimental? Advanced? Superconducting? Tokamak）蛉加，又名東方超環(huán)。這一年的 10 月缸逃，第 21 屆國(guó)際聚變能大會(huì)在成都召開(kāi)针饥，為這一系列的會(huì)議首次在中國(guó)召開(kāi)。
EAST 裝置主機(jī)部分高 11 m需频、直徑 8 m丁眼、重400 t，由超高真空室昭殉、縱場(chǎng)線圈苞七、極向場(chǎng)線圈、內(nèi)外冷屏挪丢、外真空杜瓦蹂风、支撐系統(tǒng)等6大部件組成，EAST裝置真空室的形狀為D形(非圓截面)乾蓬。同國(guó)際上其他托卡馬克裝置相比惠啄，其獨(dú)有的非圓截面、全超導(dǎo)及主動(dòng)冷卻內(nèi)部結(jié)構(gòu)3大特性使其更有利于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高參數(shù)運(yùn)行任内，EAST位形與ITER相似且更加靈活撵渡。EAST裝置裝備了30 MW以上的輔助加熱和電流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及近80項(xiàng)診斷系統(tǒng)，絕大多數(shù)系統(tǒng)均具備高參數(shù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的能力死嗦。
EAST建造至今姥闭，創(chuàng)造了很多另世界矚目的紀(jì)錄，建成以來(lái)已開(kāi)展實(shí)驗(yàn) 96000 余次越走，曾獲得了1兆安培的可重復(fù)等離子體電流棚品，這是目前全世界最高靠欢。
先后實(shí)現(xiàn)了電子溫度１億度（中心1500萬(wàn)度）１０１．２秒長(zhǎng)脈沖轉(zhuǎn)移等離子體放電；中心電子溫度 1 億度 10 秒等離子體運(yùn)行铜跑，電子溫度大于2000萬(wàn)度门怪，411 秒約束等國(guó)際重大突破。
目前锅纺，EAST 正在進(jìn)行新一輪升級(jí)改造掷空，在尖端材料、關(guān)鍵部件囤锉、主要子系統(tǒng)等方面實(shí)施一系列重大提升坦弟，并將向芯部電子溫度1 億攝氏度 100 秒長(zhǎng)脈沖運(yùn)行目標(biāo)發(fā)起沖擊。
從2009 年開(kāi)始官地， ITER 的國(guó)內(nèi)專項(xiàng)啟動(dòng)酿傍，有力地支持了國(guó)內(nèi)的聚變研究，更多的大學(xué)和和其他學(xué)術(shù)單位加入了聚變研究的隊(duì)伍驱入，各項(xiàng)研究工作取得很大進(jìn)展赤炒。我國(guó)聚變事業(yè)從此進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。
新征程
進(jìn)入到新時(shí)期亏较，中國(guó)核聚變制定了清晰的近中遠(yuǎn)期目標(biāo)莺褒。
近期目標(biāo)：從2010－2020年，建立接近堆芯級(jí)穩(wěn)態(tài)等離子體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)雪情，吸收消化遵岩、開(kāi)發(fā)和儲(chǔ)備后ITER時(shí)代聚變堆關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)并籌建200~1 000兆瓦中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）．
中期目標(biāo)從：2020－ 2035年巡通，建設(shè)旷余、研究和運(yùn)行聚變堆；
遠(yuǎn)期目標(biāo)從：2035－2050年扁达，發(fā)展聚變電站正卧。
怎么說(shuō)呢，好好活到２０５０年聚變時(shí)代吧
目前中國(guó)核聚變的發(fā)展可以說(shuō)是穩(wěn)步的按照這個(gè)戰(zhàn)略在前進(jìn)跪解，中國(guó)憑借東方超環(huán)和環(huán)流器２A方面積極的經(jīng)驗(yàn)炉旷，更重要的是中國(guó)綜合國(guó)力的提升，加入了ITER國(guó)際俱樂(lè)部叉讥。
１窘行、深度參與ITER
受控核聚變的研究與工程實(shí)現(xiàn)直接相關(guān)，你搞多大規(guī)模的等離子體研究图仓，最好的辦法是建多大規(guī)模的等離子體約束裝置罐盔，這需要強(qiáng)大的基建能力，中國(guó)正好是基建狂魔救崔，在工程施工方面的推進(jìn)速度非郴炭矗快捏顺，所以中國(guó)加入ITER后也中標(biāo)了很多ITER關(guān)鍵部件的施工制造。
比如，中國(guó)成功中標(biāo)ITER托卡馬克主機(jī)TAC-1安裝標(biāo)段工程冠息，這是ITER托卡馬克主機(jī)最重要的核心設(shè)備安裝工程挪凑，也是自我國(guó)參與ITER計(jì)劃以來(lái)通過(guò)國(guó)際競(jìng)標(biāo)獲得的金額最大的工程建造項(xiàng)目。TAC-1安裝標(biāo)段裝配子任務(wù)有400余項(xiàng)逛艰，現(xiàn)場(chǎng)裝配的部件數(shù)以萬(wàn)計(jì)躏碳，精度要求高，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛瓮孙。與托卡馬克主機(jī)最核心的部件超導(dǎo)磁體和饋線系統(tǒng)相關(guān)的任務(wù)就有240余項(xiàng)。
同時(shí)中國(guó)承擔(dān)制造了最大的場(chǎng)外構(gòu)件6號(hào)極向場(chǎng)線圈合同，以及極向場(chǎng)線圈導(dǎo)體恳啥、環(huán)形場(chǎng)線圈導(dǎo)體偏灿、第一壁、氚增殖模塊等15個(gè)采購(gòu)包钝的，并積極向ITER輸送中國(guó)的專家參與科技攻關(guān)翁垂。
由于深度參與ITER項(xiàng)目，中國(guó)的超導(dǎo)技術(shù)硝桩、高功率連續(xù)波加熱沿猜、遙控機(jī)器人維護(hù)、大型低溫系統(tǒng)和大型電源等方面獲得了快速發(fā)展碗脊，并進(jìn)入國(guó)際一流行列啼肩。
２、建造中國(guó)環(huán)流器２M（HL－２M）
“中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M（HL-2M）從2007年就開(kāi)始設(shè)計(jì)衙伶，建造它就是要與ITER同步開(kāi)展研究祈坠，吸收消化ITER實(shí)驗(yàn)成果，并為中國(guó)自己的CFETR提供技術(shù)準(zhǔn)備矢劲。建造的主要技術(shù)赦拘、目是開(kāi)展第一壁和高溫等離子體控制研究，從參數(shù)上來(lái)講芬沉，可以看成是一個(gè)縮小版的ITER躺同，所以被稱為ITER的衛(wèi)星裝置阁猜，或者你可理解為ITER的模擬器，相比于ITER也更加靈活笋籽。
HL－２M是核工業(yè)西南物理研究院建造的第四個(gè)托卡馬克裝置蹦漠，相對(duì)于上一代HL－２A，主要體現(xiàn)在加熱功率上的大幅提升车海，將會(huì)進(jìn)行電子回旋（功率達(dá)到2 MW）笛园、中性束注入（功率達(dá)到8—10 MW)等多種加熱方式的研究，加熱功率的提升將可使?fàn)t內(nèi)的離子溫度達(dá)到１．５億度以上侍芝。
裝置帶有獨(dú)特的先進(jìn)偏濾器位型研铆，可進(jìn)行高功率、高熱負(fù)荷州叠、強(qiáng)第一壁作用條件下棵红，粒子、熱流咧栗、氦灰的有效排除方法和手段的研究逆甜。大半徑小半徑較之HL－２A均有提升，所以致板，等離子體積是現(xiàn)有裝置的2倍交煞。
３、建造中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆
(CFETR斟或，China Fusion Engineering Test Reactor)
中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR素征，China Fusion Engineering Test Reactor)是在吸收消化東方超環(huán)（EAST)和國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以及中科院等離子體物理研究所多年托卡馬克聚變裝置主機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的重大科學(xué)工程萝挤，目標(biāo)直指聚變商業(yè)發(fā)電御毅，比肩國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER），聚變功率增益怜珍、發(fā)電功率等設(shè)計(jì)參數(shù)超過(guò)ITER端蛆。
CFETR一期目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)聚變功率增益（輸出/輸入）Q>=5，功率達(dá)到20萬(wàn)千瓦的長(zhǎng)脈沖燃燒等離子體約束酥泛；
二期調(diào)試沖擊Q>=10欺税，100萬(wàn)千瓦，為純聚變電站打下基礎(chǔ)揭璃。
4晚凿、理論端開(kāi)始發(fā)力
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007-2016年近10年以來(lái)瘦馍，中國(guó)在核聚變領(lǐng)域每年的發(fā)文量位列全球第三（第一美國(guó)歼秽、第二德國(guó)），特別是近幾年論文數(shù)量增長(zhǎng)迅速情组，2015年接近美國(guó)燥筷，2016年超過(guò)美國(guó)箩祥！從主要機(jī)構(gòu)發(fā)文來(lái)看，中國(guó)科學(xué)院整體在該領(lǐng)域的發(fā)文量排名第二（第一是美國(guó)通用原子公司）肆氓，下屬研究機(jī)構(gòu)中發(fā)文量最多的是合肥物質(zhì)科學(xué)研究院和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)袍祖。
可以預(yù)見(jiàn)，隨著EAST谢揪、HL-2M和CFETR為主的中國(guó)核聚變實(shí)驗(yàn)工程的支撐蕉陋，中國(guó)在受控核聚變領(lǐng)域的理論發(fā)展速度將會(huì)更快。
好了拨扶，從下一章開(kāi)始凳鬓，將正式介紹與核聚變有關(guān)的理論，回過(guò)頭來(lái)再看看一些看得不是很明白的專有名詞患民，你會(huì)更有收獲的缩举。
