超导托卡马克的HT-7实验系统
HT-7是一个宠大的实验系统，它包括HT-7超导托卡马克装置本体，大型超高真空系统，大型计算机控制和数据采集处理系统，大型高功率脉冲电源及其回路系统，全国规模最大的低温液氦系统，兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热系统，以及数十种复杂的诊断测量系统。几年来， HT-7超导托卡马克装置经过不断的改造，成功地进行了十几轮实验运行，取得若干具有国际影响的重大科研成果。为了实现HT-7超导托卡马克装置的高功率、稳态运行，2001年，科技人员对HT-7的实验系统进行了数项重大改进，在工程上向着 迈出了一大步：
1）极向场的稳态供电及控制；
2）利用钒钢实现稳态条件下纵场波纹度的大幅度改善；
3）1MW稳态低杂波电流驱动系统；
4）高性能水冷石墨限制器及粒子排除系统；
5）新型射频天馈系统；
6）海量数据实时与连续采集系统；
7）数项先进等离子体诊断系统。
在物理上，HT-7紧紧围绕稳态高约束等离子体运行这一当今世界磁约束聚变最具挑战性的前沿课题展开全面深入地研究。为达到这个目的所 如下：
1）低杂波电流驱动及改善约束；
2）离子伯恩斯坦波加热及改善约束；
3）边界湍流及输运研究；
4）等离子体参数精细分布控制；
5）先进壁处理；
6）稳态运行及控制。
随着物理实验的不断深入，2001年冬季实验又获重大进展，创造了许多令世人瞩目的 1）实现了在低杂波驱动下电子温度超过五百万度、中心密度大于1.0×1019m-3、长达20秒可重复的高温等离子体放电；
2）实现大于10秒、电子温度超过一千万度、中心密度大于1.0×1019m-3的高参数等离子体放电，这是世界上第二个放电长度达到1000倍能量约束时间高参数准稳态等离子体；
3）在离子伯恩斯波和低杂波协同作用下，实现放电脉冲长度大于100倍能量约束时间、电子温度二千万度的高约束稳态运行；
4）最高电子温度超过三千万度。
迄今，HT-7超导托卡马克达到的 1）等离子体参数：放电时间20秒，电子温度 >3000万度，电子密度6.5X1019m-3 ，等离子体电流240仟安；
2）装置运行参数：磁场强度2.2特斯拉，本底真空4×10-6Pa,储能≤10仟焦；
3）低杂波系统指标：最大注入功率700仟瓦，环电压降至0，并向变压器反充电；
4）离子回旋波加热和IBW指标：最大注入功率330仟瓦,等离子体电子温度和离子温度明显升高；
5）等离子体和壁相互作用：RF清洗及RF硼化和硅化效果明显，有效Zeff接近1；
6）诊断技术及所达指标：总诊断35种，400多路诊断信号；
7）加料技术：弹丸注入和IBW协同实验，发现芯部约束改善；Laval喷嘴实验已取得初步结果；
8）等离子体控制：多变量控制，等离子体电流、位移反馈，实现等离子体参数灵活调节，较高放电重复率。
以上指标充分说明，HT-7超导托卡马克装置已步入世界上为数不多的可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的先进装置行列。
HT-7在未来几年里， 1）向更高参数冲击，在2-3年内奠定HT-7在国际受控界不可取代的地位；
2）全面开展国家九五大科学工程“HT-7U”托卡马克的先行实验。
力争进入世界托卡马克五大装置，完成在稳态先进运行领域不可取代（前两名）地位。
拟进行的物理研究内容如下：
通过实验计划的科学实施可在以下方面达到国际领先水平，做出突破性贡献。建立有创新性和适合国家能源体系的 “稳态、先进模式”的 1）稳态模式的研究：在HT-7超导托卡马克上实现30秒级的等离子体，存在时间约为能量约束时间的2000倍，等离子体各项参数均达到稳态。研究等离子体电流密度和参数分布的驰豫过程。
2）高约束模式的研究：在100倍于能量约束时间的尺度，利用低杂波，射频波及两波的协同和其它实验手段（如加料方式，MHD抑制等）控制电流和压强分布参数，实现先进的，自洽的高约束等离子体。提高能量约束时间（1-2倍）和电子温度（>五千万度）。
3）高磁比压和运行极限的研究：实现具有约束改善的兆瓦级功率电流驱动和加热，研究高磁比压（高b N）条件下等离子体稳定性。
4）加料、排灰、排热研究：研究准稳态条件下（100倍于粒子循环时间尺度）等离子体边界行为和粒子再循环，实现加料、排灰、排热的控制，使等离子体密度和壁的再循环达到稳态。
（汪舒娅供稿/02年11月）
此网页最近更新于02年11月19日 。
“九五”国家重大科学工程项目
