3月31日，隨著兩個(gè)巨大的半環(huán)形主體真空室組件在合肥科燁電物理設(shè)備制造有限公司組裝車(chē)間的順利合龍，我國(guó)首臺(tái)大型反場(chǎng)箍縮磁約束聚變實(shí)驗(yàn)裝置各系統(tǒng)的部件研制建造工作全面完成，進(jìn)入裝置最后整體安裝調(diào)試階段。

反場(chǎng)箍縮磁約束聚變實(shí)驗(yàn)裝置（Keda Torus eXperiment，KTX，中文簡(jiǎn)稱(chēng)“科大一環(huán)”）是科技部“國(guó)家磁約束核聚變能發(fā)展研究專(zhuān)項(xiàng)”支持的大型裝置建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院基礎(chǔ)等離子體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所及合肥科燁電物理設(shè)備制造有限公司通力合作建設(shè)。為了工程的順利實(shí)施，2011年中國(guó)科大成立了以劉萬(wàn)東為工程總指揮，丁衛(wèi)星為首席科學(xué)家，謝錦林為總設(shè)計(jì)師，李弘為總工程師，張平為總工藝師，以及主機(jī)、電源、數(shù)據(jù)采集控制、診斷四個(gè)分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人等數(shù)十名科技人員組成的工程建設(shè)隊(duì)伍。經(jīng)過(guò)三年多的艱苦努力，中國(guó)科大完成了KTX裝置的物理設(shè)計(jì)，等離子體所完成了全面的工程設(shè)計(jì)，科燁公司等建設(shè)單位承擔(dān)了裝置主體的研制、建造以及安裝工作，工程建設(shè)取得了重要進(jìn)展。

反場(chǎng)箍縮是有別于托卡馬克、仿星器位形的另一類(lèi)環(huán)形磁約束聚變裝置，是先進(jìn)磁約束聚變位形探索研究的重要平臺(tái)。反場(chǎng)箍縮最重要的特點(diǎn)是約束等離子體的磁場(chǎng)是由等離子體內(nèi)部電流所產(chǎn)生，具有純歐姆加熱達(dá)到聚變點(diǎn)火條件、高質(zhì)量功率密度等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)磁約束反應(yīng)堆位形的候選方案。正在建設(shè)的KTX裝置大半徑1.4米，小半徑0.4米，磁場(chǎng)可達(dá)7千高斯，等離子體電流可達(dá)1兆安培，電子溫度可達(dá)6百萬(wàn)度，放電時(shí)間可達(dá)100毫秒。磁體系統(tǒng)由24個(gè)縱場(chǎng)線圈、26個(gè)歐姆場(chǎng)線圈、12個(gè)平衡場(chǎng)線圈以及136個(gè)反饋控制線圈組成，最大線圈直徑達(dá)7米。KTX裝置主機(jī)總體直徑8米，通高6米，總重量超過(guò)70噸。

KTX裝置采用真空室雙C開(kāi)合可進(jìn)性設(shè)計(jì)，解決了當(dāng)前反場(chǎng)箍縮裝置可進(jìn)性差、真空室維護(hù)更新難、費(fèi)用高的缺陷，為裝置的先進(jìn)鋰壁運(yùn)行提供了必備的實(shí)驗(yàn)條件。KTX裝置突破了以往平衡場(chǎng)窄環(huán)條件的制約，實(shí)現(xiàn)了既高效驅(qū)動(dòng)等離子體電流又自適應(yīng)維持等離子體平衡的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效提升了歐姆加熱效率，充分發(fā)揮了反場(chǎng)箍縮位形歐姆加熱的重要優(yōu)勢(shì)。KTX裝置兼收電流剖面控制和邊界主動(dòng)反饋控制兩種國(guó)際主流控制技術(shù)，結(jié)合獨(dú)特的三維局域渦流診斷手段，具備了極好的三維等離子體運(yùn)行能力，為深入開(kāi)展環(huán)形裝置三維等離子體物理前沿研究奠定了基礎(chǔ)。裝置設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)國(guó)際同類(lèi)裝置先進(jìn)水平。

KTX裝置電源系統(tǒng)是總儲(chǔ)能可達(dá)25兆焦耳、輸出功率可達(dá)100兆瓦、輸出電流可達(dá)50千安的多組脈沖強(qiáng)流電源，采用了先進(jìn)的精確分組串并聯(lián)方式消除磁體間的互感耦合。KTX裝置主要診斷系統(tǒng)包括湯姆遜激光散射系統(tǒng)、太赫茲微波干涉偏轉(zhuǎn)儀、多通道軟X射線陣列、電磁測(cè)量系統(tǒng)以及靜電探針等。KTX裝置采用EPICS架構(gòu)控制系統(tǒng)以及MDSplus數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能完成兩千余道高速數(shù)據(jù)采集及在線處理，并應(yīng)用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)136道主動(dòng)控制線圈的實(shí)時(shí)控制。KTX系統(tǒng)主機(jī)研制方面，解決了極低誤差場(chǎng)、靈活可控在線烘烤、薄導(dǎo)體殼精密成型、大型輪胎型真空室無(wú)縫一體化成型，以及可開(kāi)合雙C真空室結(jié)構(gòu)、大尺寸線圈成型等關(guān)鍵技術(shù)難題，高質(zhì)量完成了裝置主機(jī)極向場(chǎng)線圈、縱場(chǎng)線圈、導(dǎo)體殼、反饋控制線圈、支撐系統(tǒng)等關(guān)鍵部件研制，為KTX裝置建設(shè)總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

KTX是我國(guó)完全自行設(shè)計(jì)、自主研制集成的國(guó)際先進(jìn)反場(chǎng)箍縮裝置。它的建成，將為國(guó)內(nèi)外從事等離子體物理研究的科研人員提供一個(gè)全新的大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)我國(guó)磁約束聚變領(lǐng)域高端人才培養(yǎng)，發(fā)展磁約束聚變能科學(xué)技術(shù)研究事業(yè)具有重要意義。

KTX裝置主機(jī)結(jié)構(gòu)圖

KTX裝置真空室與縱場(chǎng)磁體整體穿插組合及雙C組件合龍成功

KTX裝置主機(jī)安裝調(diào)試

KTX裝置部分建設(shè)者在主機(jī)安裝現(xiàn)場(chǎng)

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 合肥物質(zhì)科學(xué)研究院