近日，合肥綜合性國家科學(xué)中心在建的重點(diǎn)項目——聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施CRAFT項目建設傳來(lái)捷報，中科院合肥研究院等離子體物理研究所在自主發(fā)展聚變工程技術(shù)即研發(fā)射頻負離子束源方面取得重要進(jìn)展，實(shí)現了穩定可重復的百秒量級強流負離子束引出。
基于射頻負離子束源的中性束注入系統是未來(lái)聚變堆的重要子系統，作為一種更加高效的加熱方式，對實(shí)現聚變堆點(diǎn)火和燃燒等離子體控制具有重要意義。聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施項目將研發(fā)基于射頻負離子束源的中性束注入系統列為必須發(fā)展的技術(shù)和必須實(shí)現的突破。射頻負離子束源是其中最關(guān)鍵的核心設備，具有射頻饋入穩定性要求高、束引出面積大、連續運行時(shí)間長(cháng)、負離子產(chǎn)生難且易損失的典型特征，研發(fā)射頻負離子束源整套技術(shù)是國際主要核聚變研究單位及聚變界共同面臨的挑戰。
自聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施開(kāi)工以來(lái)，項目團隊加快推進(jìn)射頻負離子束源樣機的研制及其性能測試實(shí)驗研究。建成了射頻負離子束源樣機，解決了負離子產(chǎn)生和引出中的射頻功率穩定饋入、銫注入系統研制與銫循環(huán)動(dòng)力學(xué)控制、磁過(guò)濾系統研制與性能驗證等難題，實(shí)現了射頻負離子束源穩定可重復的105秒強流負離子束引出，負離子引出束流密度達到153 A/m2，該參數是按照國際通用的利用電流傳感器測量方法獲得的，這也促使我國成為國際上少數掌握該核心技術(shù)的國家。
依托建設和運行全超導托卡馬克EAST裝置中性束注入系統的十余年經(jīng)驗和技術(shù)積累，項目團隊堅持自主研發(fā)，依靠自主創(chuàng )新，突破了射頻負離子束源研制及穩定運行中的挑戰，發(fā)展了射頻負離子束源研制和運行的關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)工作也為射頻負離子束源中性束注入系統和聚變堆主機關(guān)鍵系統綜合研究設施的順利建設提供了重要保障，為聚變堆中性束注入系統的設計和研制奠定了良好基礎。
CRAFT射頻負離子束源中性束注入系統設計圖
射頻負離子束源樣機
105s、153A/m2負離子束引出實(shí)驗波形圖
