大科学研究计划之 ITER 项目 中科院产业技术分析中心 吕鹏辉 2012 年4 月 “ 国际热核聚变实验堆（ International Thermonuclear Experimental Reactor ，简称 ITER ）计划 ” 是目前全球规模最大、影响最为深远的国际科研合作项目之一，也是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。 ITER 计划将建造和运行一个可持续燃烧的托卡马克型聚变实验堆，以验证聚变反应堆的工程技术可行性。 ITER 计划将历时 35 年，其中建造阶段 10 年、运行和开发利用阶段 20 年、去活化阶段 5 年，建造大约需要 10 年，耗资 50 亿美元（ 1998 年值）。 ITER 装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称 “ 人造太阳 ” 。 20 世纪 90 年代，在欧洲、日本、美国的几个大型托克马克装置上，聚变能研究取得了突破性的进展。 ITER 计划的实施结果将决定人类能否迅速和大规模地使用聚变能，从而可能从根本上影响人类解决能源问题的进程。 为建设 ITER ，各参与方专门协商并组建了一个独立的国际组织，各国政府首脑在过去几年中都采取不同方式对参加 ITER 计划做出过正式表态。 2002 年底，国务院授权国家科学技术部代表政府参加 ITER 计划国际协商，并于当年决定在协商完成后的草签协议上签字。 2003 年 1 月，国务院批准我国参加 ITER 计划谈判，经过三年谈判， 2006 年 5 月，经国务院批准，中国 ITER 谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了 ITER 计划协定，这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家（如图 1 示），其覆盖的人口接近全球一半。 图 1 全球 ITER 参与国分布图 我国参加 ITER 计划是基于能源的长远需求考虑，国家领导人数次就此计划做出过重要指示。我国至今已先后建成了两个大型现代化核专业研究所，中国核工业集团公司西南物理研究院（ SWIP ）和中国科学院等离子体物理研究所（ ASIPP ），此两大机构在发展中国家中处于技术领先地位，后者还建立一个大型的超导托克马克装备。其他高校如中国科技大学、大连理工大学、华中科技大学、清华大学等也相继建立了核聚变以及等离子体物理专业或研究室。 中国科学院等离子体物理研究所在建的超导托卡马克（简称 EAST ），在近堆芯的高参数条件下研究等离子体的稳态和运行，深入探索了实现聚变能源的工程、物理问题。 EAST 装置学科涉及面广，技术难度大，许多关键技术目前在国际上尚无经验可借鉴。特别是 EAST 运行需要超大电流、超强磁场、超高温、超低温、超高真空等极端环境，从芯部的上亿度高温到线圈中零下 269 度低温，给装置的设计、制造工艺和材料方面提出了超乎寻常的要求。这项工程技术的研发将带动我国其他相关领域的技术发展，包括材料技术、超导技术、复杂系统控制技术、等离子体技术、大功率微波技术、成套设备制造技术等。 EAST 的建造具有十分重大的科学意义，它不仅是一个全超导托卡马克，而且具有会改善等离子体约束状况的非圆截面的等离子体位形， EAST 的建成将使我国成为世界上少数几个拥有此类型超导托卡马克装置的国家，使我国在磁约束核聚变研究上进入世界前沿。在装置建成后的 10 ～ 15 年期间，能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的 前沿性物理问题开展探索性的实验研究，并使中国在人类开发清洁而又无限的核聚变能的领域处于领先地位 。 EAST 将是未来十年唯一能为 ITER 提供长脉冲稳态先进运行高参数非圆等离子体平台的实验装置，将会在发展稳态高性能等离子体物理的科学研究计划中发挥至关重要的作用，进而为 ITER 和聚变能的发展做出贡献。
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