簡介
“人造太陽”計畫國際熱核實驗反應堆（ITER）計畫也被稱為“人造太陽”計畫。ITER計畫獨立於IAEA之外，最初由俄、日、美、歐四方共同承建。
1985年，在美、蘇首腦的倡議和國際原子能機構（簡稱IAEA）的贊同下，重大國際科技合作計畫ITER（即International thermonuclear Experimental Reactor）得以確立，其目標是要建造一個可自持燃燒（即“點火”）的核聚變實驗堆，驗證聚變反應堆的工程可行性。
2003年2月，在俄羅斯聖彼得堡召開的“ITER第八次政府間談判會”上，中國宣布作為全權獨立成員加入該計畫談判。這意味著中國承諾承擔ITER工程總造價46億歐元的10%，並享受全部智慧財產權。
2006年5月24日在歐盟總部布魯塞爾，中國、歐盟、美國、韓國、日本、俄羅斯和印度7方代表共同草簽了《成立國際組織聯合實施國際熱核聚變反應堆（ITER）計畫的協定》，這標誌著ITER計畫實質上進入了正式執行階段，也標誌著中國實質上參加了這一計畫。
與國際空間站研究、歐洲加速器、人類基因組測序研究等項目一樣，ITER計畫也是一個大型的國際科技合作項目。它的實施結果將決定人類能否迅速地、大規模地使用核聚變能，從而可能影響人類從根本上解決能源問題的進程，因此意義和影響十分重大。
項目目標
建成一個具有非圓小截面全超導托卡馬克。在其上實現高參數、長脈衝和穩態運行；在以上條件下開發先進運行模式，並進行熱流平衡和粒子流平衡控制的實驗研究。[編輯]
項目意義
EAST將使中國核聚變研究計入國際先進水平，為未來先進核聚變反應堆的工程技術核物理基礎、為人類能在21世紀後半葉實際使用聚變能做出貢獻。EAST是中國核聚變研究的一個重要里程碑，並將為未來的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）提供技術試驗溫床。EAST將成為近堆芯高參數和穩態先進電漿運行科學問題的重要實驗平台，它將是在ITER之前國際上最重要的穩態偏濾器托卡馬克物理實驗基地。
項目內容
根據設計，EAST項目的主要技術特點和指標是：16個大型“D”字形超導縱場磁體將產生縱場強度（BT）3.5特斯拉；12個大型極向場超導磁體可以提供磁通量變化量ΔФ≥10伏特/秒。通過這些極向場超導磁體，EAST能產生超過100萬安培的電漿電流、持續達1000秒、在高功率加熱下溫度將超過一億攝氏度。EAST主體實驗裝置結構
EAST實驗裝置的主機部分高達11米，直徑達8米，重約400噸。它們主要由超高真空室、縱場系統、極向場系統、內外冷屏、外真空杜瓦及支撐系統等六大部件組成。另外，EAST的實驗運行需要大型超高真空、大型超導體測試、大規模低溫液氦製冷、大型高功率脈衝電源及其迴路、大型計算機控制和數據採集處理、兆瓦級低雜波電流驅動和射頻波加熱以及多種先進診斷測量等系統支持。
歷史
中國為了在近堆芯的高參數條件下研究電漿的穩態和先進運行，深入探索實現聚變發電的物理及工程問題，中科院電漿物理研究所在成功建設中國首個超導托卡馬克HT-7的基礎上，提出了“HT-7U全超導非圓截面托卡馬克裝置建設”計畫。為使國內外研究人員等便於記憶、易於發音同時又明確其科學含義，該項目的名稱在2003年10月正式由HT-7U改為“EAST”。該裝置計畫於1996年被提出，1998年國家計委正式立項。其作為國家“九五”大科學工程的開工報告於2000年10月獲中華人民共和國國家發展和改革委員會正式批准。根據2003年的進度表，[2][失效連結]主要建築物與設施於2003年開始建造，2003年至2005年組裝托卡馬克。主機和分系統的研製安裝工作於2005年底基本完成，2006年2月1日到3月17日進行首次工程調試[3]。調試中，最受關注的低溫調試和磁體通電測試均獲得圓滿的成功。該裝置至今投資約3億人民幣[4]。2006年9月28日，該裝置首次成功放電。這是全球首個投入運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置，標誌著中國科學家在“盜取天火”的征程中又邁了一大步。2007年二月的實驗中，EAST產生了持續了近3秒的200千安培的等離子放電。[5]2007年3月1日，順利通過了中國國家發改委組織的國家竣工驗收。[6]
該反應堆是在被稱作HT-7的中國首個超導托卡馬克裝置基礎上的改進。HT-7由中國電漿物理研究所於20世紀90年代初與俄羅斯合作研發。
設計特點
全超導磁體主動冷卻結構
非圓形截面
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EAST測試內容
鈮-鈦極向場超導磁體；非感應電流制動；
持續超過1000秒的0.5MA的等離子電流；
通過實時診斷控制電漿的不穩定性（“穩態托卡馬克電漿的先進診斷技術”）；
偏濾器及接觸電漿的組件的材料；
工作原理
國際熱核聚變實驗反應堆的原理類似太陽發光發熱，即在上億攝氏度的超高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚的聚變反應釋放出核能。核聚變燃料氘和氚可以從海水中提取，核聚變反應不產生溫室氣體及核廢料。由於原料取之不盡，以及不會危害環境，這一計畫的實施結果將決定人類能否迅速地、大規模地使用核聚變能，從而可能影響人類從根本上解決能源問題的進程，因此，意義和影響十分重大。
“人造太陽”以探索無限而清潔的核聚變能源為目標。由於它和太陽產生能量的原理相同，都是熱核聚變反應，所以被外界稱為“人造太陽”。
而所謂的“人造太陽”的原理，就是在這台裝置的真空室內加入少量氫的同位素氘或氚，通過類似變壓器的原理使其產生電漿，然後提高其密度、溫度使其發生聚變反應，反應過程中會產生巨大的能量。
1升海水提取的氘，在完全的聚變反應中釋放的能量，相當於燃燒300升汽油釋放的熱能。因此一旦這種技術成熟，建立了電站，就相當於建立了一個“人造太陽”。
技術難點
“人造太陽”計畫受控熱核聚變的條件是必須加熱燃料到億萬度的高溫，把燃料約束到一個局部的小空間中。
1、如何盛裝上億度的高溫燃料，是遇到的最主要的難題。耐火磚、不鏽鋼都不可行，必須採用特殊方式來約束聚變燃料。科學家們想到了利用磁場構造一個盛裝的容器，這就產生了托卡馬克這類磁約束聚變裝置。使用這個裝置，其外面大量的大線圈和磁體會產生一個環形的磁容器，在這個磁容器裡面約束、加熱聚變的燃料，讓它發生聚變反應。過去的60年，近100個大大小小的托克馬克一點點地貢獻了不同特點的技術，才使得我們敢於去建造越來越大的托克馬克聚變裝置。
2、如何克服巨大的靜電斥力將原子核聚到一起，還要將它們的密度維持在一定水平以防不安全的能量爆發（如氫彈就是不可控的核聚變）。前蘇聯科學家在20世紀50年代初率先提出磁約束的概念，並在1954年建成了第一個磁約束裝置—形如中空麵包圈的環形容器“托克馬克（Tokamak）”，又稱環流器。一般情況下，在超過10萬攝氏度的磁場中，原子中的電子就脫離了原子核的束縛，形成電漿。帶電粒子會沿磁力線做螺鏇式運動，所以電漿就這樣被約束在這種環形的磁場中，也叫磁籠。億萬年來，地球上的萬物靠著太陽源源不斷的能量維持自身的發展。在太陽的中心，溫度高達1500萬攝氏度，氣壓達到3000多億個大氣壓。在這樣的高溫高壓條件下，氫原子核聚變成氦原子核，並放出大量能量。幾十億年來，太陽猶如一個巨大的核聚變反應裝置，無休止地向外輻射著能量。
中國項目
中國為了在近堆芯的高參數條件下研究等離子體的穩態和先進運行，深入探索實現聚變發電的物理及工程問題，中科院電漿物理研究所在成功建設中國首個超導托卡馬克HT-7的基礎上，提出了“HT-7U全超導非圓截面托卡馬克裝置建設”計畫。為使國內外研究人員等便於記憶、易於發音同時又明確其科學含義，該項目的名稱在2003年10月正式由HT-7U改為“EAST”。
裝置計畫於1996年被提出，1998年國家計委正式立項。其作為國家“九五”大科學工程的開工報告於2000年10月獲中華人民共和國國家發展和改革委員會正式批准。根據2003年的進度表，要建築物與設施於2003年開始建造，2003年至2005年組裝托卡馬克。主機和分系統的研製安裝工作於2005年底基本完成，2006年2月1日到3月17日進行首次工程調試。調試中，最受關注的低溫調試和磁體通電測試均獲得圓滿的成功。該裝置至今投資約3億人民幣。2006年9月28日，該裝置首次成功放電。這是全球首個投入運行的全超導非圓截面核聚變實驗裝置，標誌著中國科學家在“盜取天火”的征程中又邁了一大步。2007年二月的實驗中，EAST產生了持續了近3秒的200千安培的等離子放電。2007年3月1日，順利通過了中國國家發改委組織的國家竣工驗收。
實驗目標
建成一個具有非圓小截面全超導托卡馬克。在其上實現高參數、長脈衝和穩態運行；在以上條件下開發先進運行模式，並進行熱流平衡和粒子流平衡控制的實驗研究。
“人造太陽”計畫實驗目的
人造太陽實驗將使中國核聚變研究計入國際先進水平，為未來先進核聚變反應堆的工程技術核物理基礎、為人類能在21世紀後半葉實際使用聚變能做出貢獻。
人造太陽實驗是中國核聚變研究的一個重要里程碑，並將為未來的國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）提供技術試驗溫床。EAST將成為近堆芯高參數和穩態先進電漿運行科學問題的重要實驗平台，它將是在ITER之前國際上最重要的穩態偏濾器托卡馬克物理實驗基地。
實驗內容
根據設計，人造太陽項目的主要技術特點和指標是：16個大型“D”字形超導縱場磁體將產生縱場強度（BT）3.5特斯拉；12個大型極向場超導磁體可以提供磁通量變化量ΔФ≥10伏特/秒。通過這些極向場超導磁體，EAST能產生超過100萬安培的電漿電流、持續達1000秒、在高功率加熱下溫度將超過一億攝氏度。
實驗裝置
EAST實驗裝置的主機部分高達11米，直徑達8米，重約400噸。它們主要由超高真空室、縱場系統、極向場系統、內外冷屏、外真空杜瓦及支撐系統等六大部件組成。
另外，EAST的實驗運行需要大型超高真空、大型超導體測試、大規模低溫液氦製冷、大型高功率脈衝電源及其迴路、大型計算機控制和數據採集處理、兆瓦級低雜波電流驅動和射頻波加熱以及多種先進診斷測量等系統支持。
相關知識
核聚變反應
核聚變反應主要藉助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，基本不污染環境。
托卡馬克裝置
托卡馬克是“磁線圈圓環室”的俄文縮寫，又稱環流器。這是一個由封閉磁場組成的“容器”，像一個中空的麵包圈，可用來約束電離子的電漿。
氘-氚聚變
氫原子最容易實現的聚變反應是其同位素氘與氚的聚變。氘和氚聚變後，2個原子核結合成1個氦原子核，並放出1箇中子和17.6兆電子伏特能量。每1升海水中含30毫克氘，30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油。
