KSTAR 类型 托卡马克 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 / 36.3726806; 127.3529583 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(Nb3 Sn)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 (朝鲜语 : 한국핵융합에너지연구원 ) 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 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 (朝鲜语 : 한국핵융합에너지연구원 ) 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 托卡马克的磁场和电流。图中所示的是环形场和产生它的线圈(蓝色),等离子体电流(红色)和由它产生的极向场,并且当这些被覆盖在所得的扭曲场。 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 韩国国家聚变研究所核聚变装置KSTAR主要参数[ 14] 大半径(Major radius),R 0 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),I P >2.0 MA 环向场磁感应强度(Toroidal field),B θ >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) Nb3 Sn, NbTi 辅助加热(Auxiliary heating) ~28MW 低温(cryogenic) [email protected]
注释 ^ 核聚变是两个小质量的原子核合成一个比较大的原子核,而核裂变 是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核。太阳所释放出的巨大能量是四个氢原子合为一个氦原子的核聚变 过程产生的。原子弹和目前的核电站利用的是核裂变原理。氢弹利用的是核聚变原理。
参考文献 ^ 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). 请检查|date=
中的日期值 (帮助) ^ 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) .
参见 韩国核能 APR-1400 (英语 : APR-1400 )
外部链接 磁约束
反场箍缩 (英语 : Reversed field pinch )
RFX (英语 : Reversed-Field eXperiment ) TPE-RX EXTRAP T2R MST (英语 : Madison Symmetric Torus ) 其他
MTF (英语 : General Fusion ) LDX SSPX (英语 : Sustained Spheromak Physics Experiment ) MFTF (英语 : Mirror Fusion Test Facility ) MCX Polywell (英语 : Polywell ) Dense plasma focus (英语 : Dense plasma focus ) ZETA (英语 : ZETA (fusion reactor) )
惯性约束
雷射
非雷射
Qiangguang-1 PTS Z pinch PACER (英语 : PACER (fusion) )
其他实验装置