瞿青云 马媛媛 刘华军 陈敬林 陈环宇

(中国科学院等离子体物理研究所 合肥 230031)

1 引言

能源问题是关系到人类社会未来发展的重要问题。传统的化石燃料不仅储量有限，并且其在燃烧过程中会产生大量二氧化碳，引起温室效应，破坏全球气候平衡。与化石燃料相比，核聚变反应所需要的燃料氘可直接从海水中提取，储量极为丰富;并且聚变核反应堆本身是安全的，没有核泄漏、核辐射等潜在威胁。开发核聚变能是未来能源技术发展的一个重要方向，利用超导托卡马克装置实现磁约束核聚变是人类探索和平利用核聚变能的一条重要途径。

20世纪50年代初期，前苏联科学家提出托卡马克的概念。1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。此后，欧洲、美国、日本等发达国家先后建立自己的托卡马克装置。

中国核聚变能研究始于20世纪60年代初。自20世纪70年代开始，集中选择了托卡马克为主要研究途径，先后建成并运行了小型 CT-6、KT-5、HT-6B及较大一些的HL-1M。1991年，中国开始开展超导托卡马克发展计划，探索解决托卡马克稳态运行问题。EAST装置是中国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置，于2006年1月建成，其主机主要由超导磁体系统、真空室、冷屏、外真空杜瓦以及支撑结构组成。2006年9月成功进行了等离子体放电试验，成功获得了电流超过200 kA，时间近3秒的高温等离子体放电。

在全超导磁约束托卡马克装置中，超导磁体系统是关键。磁体系统主要由纵场线圈、极向场线圈、中心螺线管线圈、校正场线圈等多种功能的磁体线圈组成。……