[科普中国]-JT-60托卡马克装置

JT-60简述

日本原子能研究所,JT一60”托卡马克试验装置于4月8日进行首次产生等离子体试验,并获得成功。在这次试验中,等离子体电流约为15万安培,放电时间为0.08秒,等离子体密度是10`“/厘米“。

“JT一60”装置的加热试验将持续到6月底,等离子体利用木身的电阻将被加热至2000万摄氏度,等离子体电流将达100多万安培。其目的是产生稳定的等离子体和确定等离子体的控制方法。实验结束后将安装等离子体加热系统,1986年初将继续进行实验。中性束注射加热系逐步增加到14个,射频加热系统将增加到4个,计勿J于1957年12月前后达到等离子体能量得失相当的条件。目前世界上可望达到等离子体临界条件的核聚变装置4座:美国的TFTR、苏联的T-15、欧洲共同体的JET和日本的JT一60。美国的TFTR是1982年12月首次获得等离子体的,JET是1983年6月。1

JT-60 是以实现临界等离子体条件(能量增益因子超过 1.0)为目的的大型托卡马克实验装置，与 TFTR，JET
列为世界三大托卡马克。该装置1985 年 4 月 8 日运行，共耗资 2300 亿日元(约 153 亿人民币)。它的主要目标是：达到临界等离子体条件；确认在此条件下的约束定标律、二级加热及杂质控制。JT-60在1989—1991年改造成JT-60U，之后围绕约束性能的改善和稳态运行开展了实验。其目的是通过改善等离子体约束性能，来研究托卡马克装置稳态运行。JT-60 为 ITER 的主要物理研究做出贡献，同时推进和实施对未来聚变堆设计不可缺少的前期科学研究。2

JT-60托卡马克装置的科学贡献放电时间高约束长脉冲混杂模式放电维持了 28 s。实验中发现，当密度达到 0.55 倍密度极限值时，温度和密度都出现了峰化分布。虽然放电中具有强烈峰化的压强分布。

非感应电流实现了托卡马克稳态运行所必需的非感应电流驱动的高性能化。通过低混杂波电流驱动(LHCD)及世界上 JT-60 唯一拥有的高能量(500 k V)负离子源中性粒子束(NNB)，验证了包括非感应驱动电流(3.6 MA(LHCD)和1 MA(NNB))，电流驱动效率(3.5×1019A/W/cm2(LHCD))和1.6×1019A/W/cm2(NNB))等参数，确认了对聚变堆区域的外推有效性。3

JT-60取得的成就日本原子能研究所(JAERI) 1998年6月25日宣布, JAERI的托卡马克-60 (JT-60)的等效聚变动力增益已达到1.25,这一结果是通过用大致为50%∶ 50%的氘氚混合燃料代替等离子体中的热氘离子获得的。此值超过了1992年2月由欧洲联盟的核聚变实验装置JET创造的世界记录。

在其于1996年8月实现能量得失相当的等离子体条件后,期望的聚变功率与输入功率达到了平衡。 JAERI一直在用新引入的类似于国际实验聚变堆(ITER)的偏滤器(W型偏滤器)进行实验研究。另一方面,JAERI试图利用有减少等离子体杂质污染功能的偏滤器来改进等离子体的性能。研究人员认为,目前的成就是通过这种偏滤器和加热功率反馈控制使放电成功地最佳化。

上述结果是在1998年6月11日取得的。在放电中同时获得的等离子体参数是:能量约束时间为1.1秒,离子温度为1.9×1011℃ ,离子密度为48× 1012粒子/立方厘米,等效聚变功率增益为1.25,而1996年JT-60的记录是1.05。3