印度將聚變能源視為長期能源供應的重要組成部分，并且希望到本世紀中葉，建成國內聚變示范項目。

1、印度托卡馬克設施

2020年1月，印度第一臺托卡馬克裝置——Aditya——完成了30年的安全運行。

在這30年里，印度在核聚變研究方面的投資雖然有限，但仍保持穩定。

除了創造一些托卡馬克“資產”，如Aditya和穩態超導托卡馬克(SST-1)，印度的聚變相關活動一直高度集中于國內子系統的開發。

自20世紀80年代以來，印度在與先進托卡馬克相關的子系統開發和基礎研究方面迅速發展，使其成為國際熱核實驗堆(ITER)項目的主要合作伙伴，該項目預計將產生世界上最大的托卡馬克反應堆。

印度原子能部(DAE)認為，聚變能源是該國長期能源安全的一個重要組成部分，其目標是資助一些示范項目建設，以期在2050年前建成兩座1000MW且完成并網的聚變反應堆。

在印度，由DAE支持的主導聚變研究的主要組織是等離子體研究所(IPR)。其主校區位于甘迪納加爾。

印度自主研發的托卡馬克主要位于IPR區域，從日本進口的裝置位于加爾各答可變能量回旋加速器中心。

IPR的領軍人物是已故的Predhiman K Kaw，他推動這個新興組織直接跳到當代托卡馬克技術前沿，而不是追求那些被證明是不太有希望的方法。

在Kaw的領導下，IPR最初只是印度科技部的一個小項目，后來成功地成為了一個成熟的研究所。

1989年，IPR制造了印度第一臺名為Aditya的托卡馬克設施，同年進行Aditya的第一次“射擊”。

2、Aditya

Aditya是一個托卡馬克裝置，其銅線圈的主半徑為0.75米，小半徑為0.25米。其設計用于產生圓形等離子體，并在0.75-1特斯拉(T)的環形場中運行，最大等離子體電流為250kA，脈沖持續時間高達250毫秒。

其加熱和電流驅動，主要由離子回旋共振加熱(ICRH)、電子回旋共振加熱(ECRH)和低雜波電流驅動(LHCD)組合提供。

除了成為國內相關人力資源開發基地，Aditya還為IPR帶來了豐厚的科學紅利。

在托卡馬克離子流研究中，IPR獲得了一些非常重要的結果，這些結果對全球托卡馬克的努力具有重要意義。

Aditya是第一個穩定傳輸等離子體(不會穩定泄露)的托卡馬克設施。

通過在Aditya實驗也研究出緩解等離子體不穩定性問題的重要方法和手段，如磁流體力學產生的干擾和失控。

另一方面，干擾會導致等離子體儲存的熱能和磁能迅速流失，這反過來又需要引入緩解系統，保護面向等離子體的組件(PFC)免受熱流和由此產生的力的影響。

干擾還可能導致產生非常高能量的電子或“逃逸”，進而導致托卡馬克的第一道壁(即PFC)熔化，隨后水冷卻回路發生泄漏。

為了確保Aditya繼續運行研究，決定將其升級為偏濾器構型，以便用與當代托卡馬克設計相關的成形等離子體進行實驗。

這一舉措背后的理念是，中小型托卡馬克是測試新概念、新技術和新材料的便利工具，考慮到其中的風險，如果沒有初步研究，就無法在大型機器上進行。

3、Aditya-U

實際上，很少有中小型托卡馬克具有提供大型先進托卡馬克相關實驗所需的先進功能。

因此，Aditya-U(字面意思是Aditya升級)誕生了，其組裝工作于2016年12月完成，從2017年1月開始運營。

與舊型號相比，Aditya-U除了三套偏濾器線圈外，還有一個圓形X形截面真空容器和屈曲筒、安全環和極向環限制器、環形帶限制器。

對偏濾器配置的修改，是通過將方形橫截面真空容器替換為圓形X截面類型來實現，為偏濾器線圈創造了空間。

在該設計下可以達到高溫(45 keV或大約5億度)，并展示出良好的動力排氣效率。

Aditya-U已經取得了一項對ITER具有重要意義的成果。發射Li2TiO3顆粒的電磁顆粒注入系統已被成功證明是一種可行的中斷控制方法。

在Aditya-U中，通過使用抑制等離子體邊緣密度和潛在波動的周期性氣流，也證明了對逃逸電子的顯著抑制。

4、SST-1

IPR更大的托卡馬克——SST-1——從一開始就配備了偏濾器配置，其設計目的是探索穩態放電中等離子體與托卡馬克第一壁之間的相互作用。

SST-1的主半徑為1.1m，小半徑為0.2m，延伸率為1.7，三角度為0.4–0.7，環形場為3T，等離子體電流為220kA。

輔助加熱和電流驅動使用LHCD機制進行，而主加熱通過ICRH和中性束注入(NBI)進行。

SST-1當然有超導磁線圈，而不是Aditya-U上的銅線圈。SST-1是一種穩態電流驅動和熱量及粒子排氣裝置，所有這些都有助于長脈沖運行。

從2019年10月開始，SST-1進行了短期升級，包括安裝一對PF-3電流引線(中等形狀等離子體所需)，主要是用于交替預電離和啟動實驗以及各種診斷的射頻(RF)螺旋天線組件。

目前正在SST-1上研究是否可以通過改變回路電壓來實現較低的混合吸收，正如在日本TRIAM等其他托卡馬克裝置中觀察到的那樣。

使用單長脈沖LHCD和多短脈沖LHCD在SST-1中獲得了約650ms的長時間等離子體放電。

盡管SST-1由本土和進口系統組成，但自建立以來，IPR一直在加緊工作，以確保其現有資產的未來系統和升級包使用國內采購的組件執行。

例如，雖然SST-1的原始導體在20世紀90年代末從日本進口，但現在可以從國內獲得。

因此，IPR與印度工業界合作的子系統開發工作，主要在國內采購，諸如大容量超高真空(UHV)系統、銅和超導磁體、低溫系統(液氦和液氮基)、用于低溫測試的大型低溫恒溫器、等離子體表面清潔方法、大電流脈沖成形穩壓電源、控制、監控和數據采集系統、等離子體診斷、超高功率射頻加熱和電流驅動系統以及用于加熱和電流驅動的中性束系統。

印度參與ITER也在很大程度上推動了這一進程，新德里將重點放在磁鐵、偏濾器和低溫泵送系統領域的國內開發工作上。

5、ITER-印度

印度對ITER的貢獻被稱為“印度國際核聚變實驗堆(ITER-India)”，目前正在作為一個特殊項目在IPR下運行。

2005年12月，印度成為ITER的第七個正式成員國，在總共150項不同的采購中，有10%的“實物”貢獻份額。

印度的Larsen&Toubro提供了ITER的低溫恒溫器，這是世界上最大的真空應用不銹鋼容器，重3850噸，高30米，直徑30米。低溫恒溫器安裝于2020年。

印度國際熱核實驗堆還負責提供許多其他關鍵部件和子系統，如ITER低溫設備的低溫管路和低溫分配系統;墻內屏蔽，需要從70,000塊精密切割板中取出約9000塊;冷卻水和散熱系統;ICRF源系統;診斷中性束系統，用于檢測ITER等離子體D-T階段的氦灰;等離子體診斷;DNB、ICRF和ECRF系統的電源;兩個回旋管源，輸出功率為1MW，頻率為170GHz，脈沖長度為3600秒;X射線晶體光譜;電子回旋發射以及各種光纖、探測器、可見光譜儀和光機械部件。

參與ITER項目在印度引發了重大的包層和偏濾器技術開發計劃。

特別是，在與托卡馬克操作相關的極端環境中，識別能夠提供長壽命和低感生放射性的特殊材料。

總雜質含量不超過0.1%的Cu-Cr-Zr合金已被開發為安裝ITER中使用的PFC的背板材料。

除了對包層材料的研究，還有一個發展聚變燃料循環和氚系統的方向。

隨著印度現在有信心擴大托卡馬克的尺寸、場強、加熱功率和脈沖長度，其發展目標不可避免地轉向聚變反應堆的設計、材料和遠程處理。

畢竟，印度的最終目標是能夠建造一個經濟、可靠、可維護的優化發電反應堆。

6、未來的SST-2計劃

為了鞏固通過國產托卡馬克和參與ITER所取得的一切成果，印度聚變界現在期待著在2027年左右建造一個大型托卡馬克聚變反應堆SST-2。

SST-2很可能是一個低聚變增益反應堆，其聚變功率輸出為100-300MW，除氦冷卻偏濾器外，還可能使用印度鉛鋰陶瓷增殖器和氦冷卻陶瓷增殖器(HCCB)覆蓋層進行氚增殖。

也可通過SST-2探索聚變-裂變混合方法，特別是考慮到印度的三級核計劃，該計劃的最終目標是從該國的釷-232礦床中培育大量鈾-233裂變材料。

也將研究裂變反應堆產生的長壽命核廢料的嬗變，以及在釷基亞臨界裂變反應堆中使用聚變中子作為驅動因素的可能性。

SST-2以及從ITER運行中獲得的成果將為印度自己的演示項目實現和鑒定與D-T聚變周期相關的技術落地鋪平道路。

例如，IPR計劃通過“用繁殖包層覆蓋SST-2的板外側，而板內側用屏蔽包層覆蓋”進行整體測試，其方式類似于在演示反應堆中進行的測試。

印度打算吸引外國合作伙伴從2037年開始建立示范反應堆。

聚變被視為一種利用幾乎取之不盡、用之不竭的燃料供應源(由于海水中可以隨時獲得氘，而且有可能繁殖氚)，而且具有吸引力的安全特性和溫和的環境影響，聚變可能會成為印度到2070年實現凈零碳經濟的一個因素。