东方超环中性束注入器兆瓦级强流离子源阶段性调试成功

    东方超环（EAST）全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置的第一套中性束注入器（NBI）兆瓦级强流离子源，在1月8日进行大功率离子束引出实验的过程中，成功获得束能量50千伏，束流22安培，束脉宽106毫秒的引出束流，离子束功率达到1.1兆瓦。测试结果圆满达到了EAST-NBI兆瓦级强流离子源研制的阶段性计划目标。这表明在我国立足于自主研制的第一台兆瓦级强流离子源以及大功率中性束注入器实验装置，已经完成阶段性调试实验运行。

    我所承担的“EAST托卡马克核聚变实验装置辅助加热系统”是国家“十二五”大科学工程， 2010年7月正式立项。中性束注入加热系统广泛涉及到等离子体物理、强流离子束、精密机械制造、高真空、低温制冷、高电压及隔离、远程测控以及辐射防护等多学科技术领域。最近半年来，NBI工程团队的科研人员夜以继日地基于NBI综合测试平台对强流离子源装置进行放电测试、老化锻炼、子系统联调等逐项实验，在首先获得离子源100秒长脉冲等离子体放电的基础上（图1），经过近三十天的连续调试运行，终于达到首轮兆瓦级强流离子源研制的阶段性计划目标（图2）。

    通过对离子源功率截束靶的束剖面分布测量计算，束散角在水平及竖直方向分布（α=0.72，β=0.92）符合要求，束流功率密度分布呈正态高斯分布（图3），基本达到了设计技术指标。

    此次NBI综合测试台强流离子源测试实验结果，将为下一阶段长脉冲高能量的离子束调试打下坚实基础，并为EAST辅助加热系统项目2～4MW中性束注入加热系统的研制提供强有力的可靠支持。

图1  100秒长脉冲等离子体放电

图2 离子束50KV，22A，106ms

图3 束流功率密度分布