KSTAR - 维基百科,自由的百科全书
类型 | 托卡马克 |
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位置 | 韩国, 大田广域市 36°22′21.65″N 127°21′10.65″E / 36.3726806°N 127.3529583°E |
技术规格 | |
大半径 | 1.8 m |
小半径 | 0.5 m |
磁场 | 3.5 T (环向) |
等离子体加热功率 | 14 MW |
等离子电流 | 2 MA |
历程 | |
运行日期 | 2008年– |
KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)是韩国大田研究基地国家聚变研究所的超导托卡马克核聚变装置,被称为“韩国太阳”[a],它是国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目的一部分。KSTAR是世界上首一个采用新型超导磁体(Nb3Sn)材料产生磁场的全超导聚变装置,磁场强度是使用铌钛系统核聚变装置的3倍多[1][2][3]。核聚变相比核裂变释放的能量更大,而且放射性污染几乎为零,其原料可以直接取于海水,是理想的能源方式[4][5]。KSTAR的成功为韩国的利用核聚变发电奠定了基石。韩国计划在以后30年左右开始利用核聚变发电[6][7][8]。
2020年11月23日,韩国聚变能研究所宣布KSTAR将等离子体在高达1亿度的高温下维持了20秒钟[9],创造了當時的世界纪录[10]。
历史
[编辑]韩国从20世纪60年代开始开展小规模的实验室等离子实验。70年代晚期,韩国大学先后建造了SNUT79、KAIST、 KT 1、HANBIT等托卡马克装置。1995年,韩国基础科学研究院根据美国麻省理工大学的TARA串级磁镜,建造并安装了中型装置HANBIT。KSTAR由韩国政府1995年投资3090亿韩圆(100億新臺幣、25亿人民币)建造,2007年9月14日竣工,2008年投入运行并成功产生初始等离子体。2009年12月,KSTAR在1000万摄氏度的温度下成功获得了电流为320千安的等离子体放电,持续时间约3.6秒[1][2][3]。2010年11月8日,KSTAR提前一年首次成功实现了等离子体约束状态的H模式。这是世界首次用超导热核实验装置实现H模式,对国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目的进展具有非常重要的价值[11][12]。2012年11月,KSTAR成功验证了ITER CODAC(Control, Data Access and Communication)对托卡马克实施控制的能力,证明ITER CODAC适用于托卡马克设备控制,CODAC的发展方向是正确的[13][14]。
2018年,KSTAR首次成功将等离子体在1亿度的高温下维持1.5秒[9]。2020年11月23日,韩国聚变能研究所宣布KSTAR将等离子体在高达1亿度的高温下维持了20秒钟[9],创造了新的世界纪录[10]。KSTAR 的最终目标是在2025年实现1亿度的条件下,使超高温等离子体核聚变连续运行300秒[15]。
结构
[编辑]KSTAR由内室部件、真空室、热屏蔽、超导磁体系统、低温恒温器和辅助系统组成。真空室是双层壁结构,外形呈D形。超导磁体系统包括16个环向场(TF)线圈和6对极向场(PF)线圈,具有强变形的等离子体横截面和双零偏滤器。等离子体加热和电流驱动系统包括可以用于灵活剖面控制的中性束、离子回旋波、低杂波和电子回旋波。等离子体控制和特性计算采用了全套诊断设备计划,以增加科研人员对物理学的了解[1]。
主要参数
[编辑]大半径(Major radius),R0 | 1.8 m |
小半径(Minor radius),a | 0.5 m |
拉长比(Elongation),κ | 2.0 |
三角形变(Triangularity),δ | 0.8 |
等离子电量(Plasma volume) | 17.8 m² |
等离子体截面(Plasma cross section) | 1.6 m² |
等离子体形状(Plasma shape) | DN, SN |
等离子电流(Plasma current),IP | >2.0 MA |
环向场磁感应强度(Toroidal field),Bθ | >3.5 T |
脉冲长度(Pulse length) | >3000 s |
等离子体R燃料(Plasma fuel) | H.D.D. |
超导(Superconductor) | Nb3Sn, NbTi |
辅助加热(Auxiliary heating) | ~28MW |
低温(cryogenic) | [email protected] |
注释
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 康卫红. 韩国的核聚变研究现状及发展战略 (PDF). 《世界科技研究与发展》. 2014年第36卷第2期 [2015-07-15]. (原始内容存档 (PDF)于2015-07-15).
- ^ 2.0 2.1 韩热核聚变实验装置进展顺利. 搜狐网. 2009-12-15 [2015-07-15]. (原始内容存档于2015-07-15).
- ^ 3.0 3.1 热核聚变研究设备KSTAR实现超标. 韩联社. 2009-12-09 [2015-07-15]. (原始内容存档于2015-07-15).
- ^ “核聚变”最近怎么了?. 光明网. 2014-10-20 [2015-07-17]. (原始内容存档于2015-07-20).
- ^ 聚变能的可控释放可以实现?. 中国环境网. 2015-05-07 [2015-07-17]. (原始内容存档于2015-07-20).
- ^ 韩国运行核聚变反应堆力图寻找无限清洁能源. 北极星电力网. 2007-10-29 [2015-07-15]. (原始内容存档于2015-07-15).
- ^ KSTAR operation & experimental plan. National Fusion Research Institue. [2015-07-15]. (原始内容存档于2015-07-15) (英语).
- ^ 韩国托卡马克装置KSTAR建成并开放. 中核网. [2015-07-17]. (原始内容存档于2015-07-20).
- ^ 9.0 9.1 9.2 김윤수 기자. 2만5860회 실험끝에 한국형 인공태양 'KSTAR' 1억度 20초 유지 세계 최초 성공...핵융합 기술력 세계 최고 달성 쾌거. 朝鲜日报. 2020-11-24 [2020-12-29]. (原始内容存档于2020-11-24) (韩语).
- ^ 10.0 10.1 环球网. 韩国“人造太阳”成功运行20秒,温度高达1亿度. 搜狐. 2020-12-28 [2020-12-29]. (原始内容存档于2020-12-29) (中文).
- ^ 韩超导装置首次实现高能量模式. 上海交通大学. 2010-11-26 [2015-07-15]. (原始内容存档于2015-07-15).
- ^ 韩超导装置首次实现高能量模式 较预期提前一年. 中央电视台官网. 2010-11-26 [2015-07-17]. (原始内容存档于2015-07-20).
- ^ ITER CODAC controls KSTAR in real-time. ITER.org. 2012-12-03 [2015-07-15]. (原始内容存档于2017-07-09) (英语).
- ^ 14.0 14.1 KSTAR Construction History. National Fusion Research Institue. [2015-07-15]. (原始内容存档于2015-07-15) (英语).
- ^ IT之家. 韩国 KSTAR 核聚变装置在 1 亿度下运行 20 秒,打破世界纪录. 网易. 2020-12-26 [2020-12-29]. (原始内容存档于2020-12-29) (中文).