关于托卡马克

托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

核聚变（nuclear fusion），又称核融合、融合反应或聚变反应，核是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。科学家正在努力研究可控核聚变，核聚变可能成为未来的能量来源。

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 EAST是我国自行设计研制的世界上第一个“全超导非圆截面托卡马克”核聚变实验装置，它同时具有上亿温度的“超高温”、零下269度的“超低温”、“超大电流”、 “超强磁场”、“超高真空”等极限条件，项目难度非常大，它的成功建设和运行是中国可控核聚变研究的里程碑式突破。 它的中文意思是“先进实验超导托卡马克”，同时具有“东方”的含意。中文名称为“东方超环”。

EAST基本原理

    EAST实验装置是一个先进的全超导偏滤器托卡马克，可对受控核聚变相关的前沿物理问题开展探索性的实验研究，为未来稳态、安全、高效的先进商业聚变堆提供物理和工程技术基础。通常被人们称为“人造小太阳”，它的反应原理和太阳一样，太阳每天释放出大量的光和热，主要就是因为它的内部每天都在不断地进行核聚变。

    核聚变能相比于其他能源有着非常多的优点。首先，原料储量非常丰富，核聚变的原料——氘和氚能够从海水中提取出来，一升海水中提取的原料通过核聚变反应生成的能量相当于燃烧300升汽油。这样算来，地球上的海水至少可以供人类使用上亿年。第二，核聚变能特别清洁、环保。不论是核聚变的原料还是生成物，都没有放射性，也没有污染环境的气体产生，所以说一个非常清洁的能源。第三，核聚变能特别安全，它没有核放射性，所以也就不存在核泄漏和核废料处置问题，即使出现危险，也只是终止反应，不会对环境和人员造成伤害。因此，核聚变能也就综合所有的优点于一身，清洁、环保、安全、原料丰富。

　　但是，EAST还只是一个托卡马克实验装置，和其他托卡马克实验装置一样，它还不能提供给我们巨大的能量，所以EAST还不是一个真正意义上的“人造太阳”。但是EAST却是人类核聚变研究中重要的环节。

EAST的基本构造

　　EAST是一个非常复杂的实验装置，它的主要部件有真空室、纵场线圈、极向场线圈、冷屏、外杜瓦、基座等，而这些部件本身也都是一个个复杂的子系统。简单来说，EAST主要包含以下部件：

    内外冷屏　 内外冷屏的作用是有效减少EAST超导磁体的热负荷，80K的内外冷屏设置在超导磁体与真空室及超导磁体与外真空杜瓦之间，冷屏由液氮或液氦冷却。

    外真空杜瓦　外真空杜瓦为圆桶状结构，它分为圆顶盖、中部环体和基座三个部分。外真空杜瓦主要为极向场、纵场真空室等部件提供真空环境，并隔断外部环境对这几个大部件所产生的热交换，同时它将承受装置大部件所施加的载荷。

    超导纵场线圈　超导纵场线圈是由十六个D形线圈沿环向均布组成，该系统可在等离子体中心产生3.5T的环向场，其总安匝数为30MAT。

    真空室　真空室是由16个D形截面的扇形全硬段焊接而成，有48个窗口供抽气、诊断、加热电流驱动及冷却通道之用，主要是为热核聚变反应提供了一个超高真空的运行环境。

    超导极向场线圈　超导极向场线圈是由上下对称分布的中心螺管和四对大线圈组成，线圈采用CICC导体设计方案，超导材料为NbTi,并用超临界4.5K氦迫流冷却。

    EAST主要部件示意图