Page 82 - 核能协会奖励公报2023（终版20240607）

2023

聚变等离子体破裂控制的

多物理态杂质注入技术及应用研究
[2023HNJ16]

等离 提供了一种全新的技术手段。
子体放电 3. 构建了非平稳高斯过程物理模型，自主
破裂是在 开发了贝叶斯层析重建程序，解决了等离子体
聚变托卡 不同区域具有变化的平滑度问题，成功获取了
马克装置 与等离子体破裂相关的芯部磁流体不稳定性的
中一种严 磁拓扑结构。
重的不稳 4. 利用成功研制的气固混合杂质注入系统
定性，会 在 HL-2A，J-TEXT 和 HL-3 装置上进行了主动
最终导致 破裂和破裂缓解两方面的实验研究。（i）验证
放电中 了气固混合注入系统破裂缓解效果比单一气体
止。这是 注入更好；也验证了液化气体射流注入能够有
二 对未来聚 效地进行等离子体破裂缓解；（ii）首次在低纵
等 变堆的安 场 Bt = 1.3T 的放电条件下注入杂质触发破裂
奖
全和稳态 得到逃逸电流平台 , 打破了国外装置纵场低于

运行最大威胁，因此等离子体破裂的控制是目 Bt = 2T 就不会产生逃逸束的最低纵场阈值。
前磁约束核聚变研究的重点和热点之一。本成 该成果研制难度大，系统复杂，授权专利
果的研究目的是重点开发新型的多物理态杂质 4 项，其中发明专利 3 项，获得软件著作权 2 项，
混合注入技术，为未来聚变堆研制出新型破裂 发表 SCI 文章 10 篇，总体技术达到了国际先进
控制杂质注入器。 水平。该成果不仅投入本单位 HL-2A 装置以及
本成果在以下四个方面取得了创新性的研 新装置 HL-3 的实验运行，对等离子体破裂控
究成果： 制起到了积极作用，还参与了中国科学院合肥
1. 开发了大流量送气与金属弹丸混合注入 物质科学研究院 EAST 和华中科技大学 J-TEXT
的新型杂质注入系统。该系统实现了多种惰性 装置破裂缓解实验并取得了良好的实验结果，
杂质气体和固态杂质金属锂弹丸的同时注入， 相关技术具有广泛的应用前景。
其响应时间可达到 0.25ms；可以实现最大注入
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粒子数 10 ，在破裂缓解实验中实现了芯部和
边缘同时缓解的效果，达到国际先进水平。
2. 开发了一种全新的液态杂质注入系统，
实现了多种杂质气体的冷却并液化，并且能够
将液化杂质以 300m/s 的高速注入到等离子体
中。该系统与气固混合注入系统组成了世界上
唯一一套可以实现气态、固态和液态三种物理
态杂质注入的破裂控制系统，为破裂缓解控制

完成单位：核工业西南物理研究院
通信地址：四川省成都市双流区航空港黄荆路 5 号
联.系.人：董云波..电话：13880623579..传真：028-82850333
电子邮箱：caroldyb@swip.ac.cn

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