全超导托卡马克
核聚变实验装置（2）
胡经国
（续前）
三、EAST装置概况
1、HT-7装置
⑴、建设背景
网络公开资料显示，20世纪90年代初，俄罗斯库尔恰托夫研究所所长卡托姆采夫院士，致信中国李正武院士，表示愿意赠送T-7装置给中国；该信被转交到时任等离子体所所长的霍裕平院士。等离子体所认真分析了国际核聚变发展的趋向，抓住机遇，果断决策，接收了T-7装置，并且动员和组织了全所主要的人力、财力和工程技术力量，投入该装置的建设。
T-7装置不是简单的引进，而是根据我们的研究和实验要求进行了根本性改造：将原48个纵场线圈合并改造成24个，并且还重新设计制作了新的真空室，增加了34个新的窗口，大大改善了装置的可接近性。为了开展高功率辅助加热和长脉冲运行实验，还设计安装了真空室内主动水冷内衬和新的垂直场系统。从而，建成了国内最大的低温液氦系统和大功率电源系统等九个子系统，使一个原本不具备物理实验功能的T-7装置改造成为能够开展多种实验的先进装置——中国第一个、世界第四个超导托卡马克（HT-7）装置。
⑵、发展过程
1990年10月，与俄罗斯的协议正式生效；1991年3月，HT-7正式立项；1991年6月，T-7所有部件运抵等离子体所。1993年，由国际上12位著名核聚变科学家组成的国际评估小组对HT-7进行了评估，称HT-7是“发展中国家最先进的托卡马克装置，并且能够进行“准稳态运行”，使中国核聚变研究接近世界核聚变的前沿”。
1994年5月，HT-7装置建成；同年7月在励磁控制与保护系统、电流引线和氦、氮冷却管路等相关施工完成以后，成功地进行了装置低温调试，最大纵场励磁电流超过5000A。1994年8月，该装置由中科院正式立项，纳入国家大科学工程管理。
1994年12月，在完成了“极向场控制系统”以后，又进行了首次工程调试，首次获得了等离子体。HT-7在解决了包括“电流引线”在内的一些关键问题以后，于1995年春，成功地进行了工程联调。从此，开始了该装置的实验运行。
1998年，HT-7项目获中科院科技进步奖一等奖。2003年8月，获安徽省2003年度科技进步奖一等奖。2004年1月，可控热核聚变实验研究获得了重大突破，被两院院士评选为“2003年度中国十大科技进展”。2003年，财政部开始对大科学工程进行绩效资金考评，中科院将HT-7项目选为京外试点参加首批考评，成绩优秀。
2、EAST装置
⑴、HT-7U正式改名为EAST
网络公开资料显示，在HT-7成功运行的基础上，“九五”国家重大科学工程——大型非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置HT-7U在1998年立项。
1998年7月，国家计委下达文件，同意由中科院主持，中科院等离子体物理所承担国家重大科学工程项目“HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置”的建造。
2000年10月，国家计委下达文件，同意该项目的工程开工建设。为了使国内外专家易于发音、便于记忆、同时又具有确切的科学含义，在2003年10月，HT-7U正式改名为EAST（Experimental and Advanced Superconducting Tokamak，直译为：实验与先进超导托卡马克）；中文名为“全超导托卡马克核聚变实验装置”。
⑵、EAST正式投入运行
EAST工程历经了5年多的建设，于2006年全面、优质地完成。同年9-10月和2007年1-2月，EAST装置进行了两次“放电调试”，成功获得了稳定、重复和可控的各种“磁位形高温等离子体”。2007年3月1日，EAST项目通过了国家发改委组织的验收。从此，EAST——世界上第一个非圆截面全超导托卡马克正式投入运行。
EAST辅助加热系统于2008年立项；2011年正式获批开工建设；2015年建成并且投入实验运行。
⑶、EAST新一轮升级改造
自2022年8月起，“人造太阳”EAST开始新一轮升级改造。重点维护和升级改造了装置内部部件以及装置子系统，进一步提升了装置整体性能。
在2022年度，其升级改造工作已经完成，即将开启新一轮物理实验，朝着“更高参数的稳态高约束等离子体运行”等科学目标发起冲击。
⑷、EAST新的世界纪录
2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现“稳态高约束模式等离子体运行达403秒，对探索未来的核聚变堆前沿物理问题，提升核聚变能源经济性、可行性，加快实现聚变发电，具有重要意义。
四、EAST应用科学
网络公开资料显示，HT-7和EAST这两大核聚变实验装置，瞄准核聚变能研究的科学前沿，开展“稳态、安全、高效运行的先进托卡马克核聚变反应堆基础物理和工程问题”的国内外联合实验研究，为“核聚变工程试验堆的设计和建造”提供科学依据，推动“等离子体物理学科”以及其他相关学科和技术的发展。
其中，HT-7是一个比较成熟和稳定的实验装置，具有比较完善的实验和测量手段，可以开展超长脉冲条件下，等离子体与壁的相互作用、等离子体稳态控制、等离子体驰豫演化等一系列稳态物理和技术问题；可以在高功率密度条件下，研究稳定性、输运、先进运行模式等与未来核聚变堆密切相关的物理前沿问题；开展一些目前尚未成熟但是未来EAST必需的物理和工程技术的前期研究。
EAST作为HT-7的升级装置，不仅规模更大，而且其独有的非圆截面、全超导及主动冷却内部结构三大特性，将更有利于探索等离子体稳态先进运行模式，其工程建设和物理研究可以为国际热核聚变试验堆（ITER）项目的建设提供直接经验，并且为未来核聚变实验堆提供重要的工程和物理实验基础。
五、EAST装置结构参数
网络公开资料显示，EAST装置的主机部分高为11米，直径为8米，重为400吨；由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等6大部件组成。其运行，需要大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、多种先进诊断测量等一系列系统支撑。
EAST的大小半径虽然只有国际热核聚变试验堆（ITER）的1/3和1/4，但是其“位形”与ITER相似，而且更加灵活，将比ITER早10-15年投入运行。
（未完待续）
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