2025年11月24日,在合肥舉行的高層會議期間,歐洲聚變能源組織(EUROfusion)與中國科學院等離子體物理研究所(ASIPP)正式發布了《燃燒等離子體實驗超導托卡馬克(BEST)研究計劃》的首版。這一里程碑式的文件標志著中歐在聚變能源領域的合作邁入了新的階段,雙方代表共同出席了發布儀式,彰顯了對這一合作項目的高度重視。
一、BEST的使命藍圖:從物理前沿到工程實現
BEST是ASIPP正在合肥快速建設的一臺緊湊型高場托卡馬克裝置,根據研究計劃,BEST的主半徑為3.6米,中心磁場強度高達6.15特斯拉,建成后將成為在ITER投入運行前全球最大的D-T運行托卡馬克。裝置計劃于2027年底完成建設,并預計在2027年末實現首次等離子體放電。
為實現這一宏偉目標,BEST的使命橫跨三個環環相扣的核心領域,構成了一個從物理探索到工程實現再到安全驗證的完整閉環:
等離子體物理:BEST將探索高性能D-T方案,實現科學盈虧平衡(Q≥1),研究全鎢環境下的約束問題,調查α粒子和快離子動力學,并開發能夠接近燃燒等離子體條件的先進運行模式(Q≈5)。
聚變技術與工程:為支持中國聚變工程示范堆,BEST將驗證高場超導磁體、高熱負荷鎢偏濾器概念、加熱和電流驅動系統、面向等離子體部件、遙操作和實時控制系統。BEST還將演示一個集成式氚燃料循環,包括直接內部回收技術。
聚變核安全與氚增殖:BEST將以初始許可的110克氚庫存運行,并為測試氚衡算、除氚系統和約束屏障性能提供一個平臺。它包括三個專用端口,用于測試包層模塊,從而在真實的托卡馬克條件下早期驗證增殖包層概念。
二、獨特能力:為ITER與中國聚變工程示范堆提供關鍵支撐
BEST的獨特能力將有力支撐EUROfusion的宏觀使命——強化ITER及未來聚變示范堆的科學基礎。BEST將采用全鎢第一壁和偏濾器,這與ITER的偏濾器材料選擇一致,能夠為ITER提供在真實D-T等離子體環境下鎢材料性能的寶貴數據。它將測試并驗證高場超導磁體、高通量熱負荷鎢偏濾器概念、加熱與電流驅動系統、遙操作維護以及實時控制系統等關鍵技術,這些都將直接服務于中國聚變工程示范隊的設計與許可。此外,我們剛剛提到BEST還將配備三個專門的實驗包層模塊窗口,用于早期驗證氚增殖概念,這也為中國聚變工程示范堆實現氚自持(TBR>1)鋪平道路。
三、結構化的互惠合作框架
本研究計劃明確了一個結構化的互惠合作框架,雙方將共同制定研究目標、協同開展等離子體場景研發,并聯合開發利用BEST裝置實驗機會。為確保領導力平衡,雙方都已提名協調員和專家。合作將由一個專門的BEST技術管理計劃(TMP)進行管理,該計劃與長期運行的CFETR–DEMO TMP并行運作,以實現高效、互利的決策。這種深度的協作模式,不僅加速了BEST項目的進展,也為全球聚變社區樹立了國際合作的典范。
研究計劃發布之后,EUROfusion和ASIPP將最終確定工作計劃,以推進早期的BEST實驗活動和共享分析。
四、關于中國科學院等離子體物理研究所(ASIPP)
中國科學院等離子體物理研究所(ASIPP)成立于1978年,位于安徽省合肥市,是中國致力于核聚變能源開發的國家重點研究機構,作為中國現代化能源系統與低碳未來戰略的核心力量,ASIPP在托卡馬克研究領域擁有超過四十年的領導力,其發展歷程從HT系列裝置延續至世界領先的EAST超導托卡馬克,從而奠定了其在等離子體物理、超導工程、低溫技術、等離子體加熱、燃料循環及核級組件開發等方面的全面能力。為了從當前的實驗裝置邁向未來的聚變反應堆,ASIPP已制定以中國聚變工程示范堆為中心的分階段發展戰略。中國聚變工程示范堆的使命是實現高聚變增益(Q=10-30)、產生凈電能、證明氚自給自足,并驗證反應堆相關材料在顯著中子輻照下的性能。為給這一宏偉目標提供科學基礎并成熟關鍵使能技術,ASIPP正在建設一系列大型設施,包括中國聚變工程示范堆技術園區和全新的超導托卡馬克裝置BEST(燃燒等離子體實驗超導托卡馬克)。
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