YaChudo

EAST

Переглядів: 0. Оновлено 06.11.2026.

Experimental Advanced Superconducting Tokamak
( EAST )

Вакуумна камера EAST
Загальні відомості
Область дослідження Термоядерний синтез
Тип Токамак
Країна КНР КНР
Місто Хефей
Установа Хефейський інститут фізичних наук Китайської академії наук
Запуск 2006
Технічні характеристики
Тороїдальне магнітне поле 3,5 Тл
Плазма
Зовнішній радіус 1,85 м
Внутрішній радіус 0,45 м
Струм плазми 1,0 МА
Температура плазми 100×106 К
Тривалість імпульсу 1—1000 сек
Інше
Попередник HT-7
Конкуренти KSTAR, JT-60SA
Особливості повністю надпровідна магнітна система
Вебсторінка EAST

EAST (від англ. Experimental Advanced Superconducting Tokamak; також HT-7U) — експериментальний повністю надпровідний токамак, розташований у місті Хефей, провінція Аньхой, Китай. Установку розробив та експлуатує Інститут фізики плазми Китайської академії наук. EAST призначений для дослідження фізичних та інженерних проблем, що виникають при тривалій стаціонарній роботі токамаків, зокрема неіндуктивного підтримання плазмового струму, нагрівання й керування плазмою, роботи дивертора та взаємодії плазми з матеріалами. Результати експериментів важливі для тестування технологій для майбутніх термоядерних установок, зокрема ITER. [1]

Історія

EAST продовжив програму китайських надпровідних токамаків, розпочату на установці HT-7. Проєкт нової установки спочатку мав назву HT-7U (англ. Hefei Tokamak 7 Upgrade). Його було схвалено як національний науковий проєкт наприкінці 1990-х років. Будівництво розпочалося в жовтні 2000 року. 2003 року HT-7U отримав сучасну назву Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST).[2] Будівництво основних систем було завершено наприкінці 2005 року, а 2006 року установка пройшла інженерне налагодження та у вересні отримала першу плазму. Конструкція EAST від початку була розрахована на тривалі імпульси та дослідження стаціонарних режимів роботи з повністю надпровідними котушками тороїдального й полоїдального магнітних полів.[3]

Після введення установки в експлуатацію її системи послідовно модернізували для роботи з довгоімпульсною високотемпературною плазмою. У 2008—2012 роках частину сталевих компонент камери замінили графітовими, а з 2012 року частину першої стінки виготовляли вже з молібденового сплаву. У 2014 році на EAST встановили вольфрамовий верхній дивертор із активним охолодженням здатний відводити значно більший тепловий потік. 2020 року графітовий нижній дивертор також замінили вольфрамовим. Паралельно нарощували потужність систем нагрівання плазми, підтримання струму та діагностики.[4]

Ці модернізації дали змогу поступово збільшувати тривалість утримання плазми. У липні 2017 року на EAST вперше підтримували повністю неіндуктивну стаціонарну плазму в H-моді понад 100 секунд; тривалість розряду становила 101,2 с.[5] У травні 2021 року було отримано плазму з температурою електронів близько 120 млн °C протягом 101 с; у тому самому циклі експериментів температура близько 160 млн °C підтримувалася 20 с.[6]

12 квітня 2023 року на EAST було отримано стаціонарну плазму в H-моді тривалістю 403 с; наступного дня цей режим було повторено.[7] Після подальшої модернізації систем установки 20 січня 2025 року тривалість стаціонарної плазми у режимі високого утримання було збільшено до 1066 с.[8]

Конструкція

Геометрія токамака EAST: двовимірний вигляд у полоїдальній площині та тривимірний вигляд (одна половина).

EAST є повністю надпровідним токамаком із D-подібним поперечним перерізом плазми та двома симетричними диверторами, що дає змогу працювати в конфігураціях з однією або двома магнітними нульовими точками. Основна установка має діаметр близько 7,7 м, висоту разом з опорною конструкцією близько 10 м і масу приблизно 400 т.[4]

Магнітна система

Тороїдальне магнітне поле створюють 16 надпровідних котушок. За робочого струму 14,3 кА вони забезпечують поле в центрі плазми до 3,5 Тл. Полоїдальна магнітна система складається із котушок центрального соленоїда та зовнішніх котушок. Вона використовується для створення й підтримання струму плазми та керування її положенням і формою. Максимальний струм у котушках полоїдального поля становить близько 14,5 кА.[4]

У котушках використовують кабельний надпровідник на основі NbTi, стабілізований міддю та охолоджуваний надкритичним гелієм. Надпровідна магнітна система усуває великі резистивні втрати, характерні для звичайних електромагнітів, і є однією з основних передумов роботи EAST з імпульсами тривалістю сотні секунд.[4]

Вакуумна камера оточена тепловими екранами та розташована всередині кріостата. Роботу магнітів забезпечують кріогенна гелієва система, джерела живлення та система захисту надпровідників від переходу в нормальний стан.[4]

Нагрівання плазми та підтримка струму

Системи нагрівання плазми та підтримування струму EAST під час експериментальної кампанії 2015 року.

Для нагрівання плазми та неіндуктивного підтримування струму в ній EAST обладнаний кількома незалежними системами. Дві системи нижньогібридного підтримання струму (LHCD) працюють на частотах 2,45 і 4,6 ГГц та мають номінальні потужності відповідно 4 і 6 МВт. Нижньогібридне підтримання струму відіграє особливо важливу роль у тривалих повністю неіндуктивних розрядах.[4]

Система іонно-циклотронного нагрівання (ICRF) працює в діапазоні частот 25—70 МГц, може працювати на потужності понад 10 МВт тривалістю до 1000 с.

Система електронно-циклотронного нагрівання (ECRH) використовує чотири гіротрони з частотою 140 ГГц.[4]

Крім високочастотних методів, EAST має дві системи інжекції нейтральних пучків (NBI). Кожну з них спроєктовано на потужність до 4 МВт та енергію частинок 80 кеВ. Нейтральні пучки використовують як для нагрівання плазми, так і для дослідження поведінки швидких іонів.[4]

Вакуумна система та діагностика

Плазма на EAST

Вакуумна система EAST включає турбомолекулярні й кріогенні насоси, системи подачі газу та обробки поверхні першої стінки. Для регулювання густини плазми поряд зі звичайним напуском газу застосовують інжектори надзвукового молекулярного пучка. Як робочі та домішкові гази можуть використовуватися дейтерій, гелій, азот, аргон і неон.[4]

На установці діє близько 80 діагностичних систем, призначених для вимірювання температури й густини плазми, її магнітної конфігурації, домішок, нестійкостей та взаємодії плазми зі стінкою. Система керування плазмою використовує дані діагностики для стабілізації положення та форми плазми, а також для активного керування тепловим навантаженням на дивертор.[4]

Експериментальні результати

Основні результати експериментів на EAST пов'язані з тривалим утриманням високотемпературної плазми, керуванням її густиною та зменшенням теплового навантаження на компоненти установки.[9]

Тривале утримання плазми

2021 року на EAST було отримано плазмовий розряд тривалістю 1056 секунд. Струм у плазмі підтримувався переважно зовнішніми системами нагрівання, а параметри плазми залишалися стабільними протягом усього експерименту.[10]

2023 року було отримано розряд тривалістю 403 секунди в режимі покращеного утримання плазми (H-моді).[9] 20 січня 2025 року тривалість такого режиму збільшили до 1066 секунд, або майже 18 хвилин.[11]

Керування краєм плазми

На EAST було продемонстровано режими зі зниженим тепловим навантаженням на дивертор та пригніченням короткочасних сплесків плазми, здатних пошкоджувати його поверхню.[9]

2026 року вдалося протягом приблизно хвилини одночасно підтримувати режим високого утримання плазми, пригнічення таких сплесків і часткове від'єднання плазми від дивертора, що зменшувало потік тепла на його поверхню.[12]

Робота за високої густини плазми

У січні 2026 року на EAST уперше експериментально отримали передбачений теорією режим, у якому плазма залишалася стабільною за густини, вищої за межу Грінвальда. Лінійно усереднена густина електронів досягала приблизно 1,3—1,65 цієї межі.[13][14]

Див. також

Примітки

  1. ↑ Hu, Jiansheng (2023). All superconducting tokamak: EAST. AAPPS Bulletin (англ.). 33: 8. doi:10.1007/s43673-023-00080-9.
  2. ↑ Wan, Y. X.; Weng, P. D.; Li, J. G. та ін. (2004). Progress of the EAST Project in China (PDF). 20th IAEA Fusion Energy Conference (англ.). Vilamoura, Portugal.
  3. ↑ Hu, Jiansheng; Xi, Weibin; Zhang, Jian та ін. (2023). All superconducting tokamak: EAST. AAPPS Bulletin (англ.). 33: 8. doi:10.1007/s43673-023-00080-9.
  4. ↑ а б в г д е ж и к л Hu, Jiansheng (2023). All superconducting tokamak: EAST. AAPPS Bulletin (англ.). 33: 8. doi:10.1007/s43673-023-00080-9.
  5. ↑ EAST Achieves 100s World Record Steady-state High Performance Plasma. Chinese Academy of Sciences (англ.). 5 липня 2017. Процитовано 28 вересня 2026.
  6. ↑ "Chinese artificial sun" Sets New World Record. Chinese Academy of Sciences (англ.). 31 травня 2021. Процитовано 28 вересня 2026.
  7. ↑ Reliable 403 Seconds Stationary H-mode Plasmas Demonstrated on EAST. Chinese Academy of Sciences (англ.). 17 квітня 2023. Процитовано 28 вересня 2026.
  8. ↑ Chinese "Artificial Sun" Achieves New Record in a Significant Milestone Toward Fusion Power Generation. Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences (англ.). 21 січня 2025. Процитовано 28 вересня 2026.
  9. ↑ а б в Gong, Xianzu та ін. (2024). Overview of recent experimental results on the EAST Tokamak. Nuclear Fusion (англ.). 64 (11): 112013. doi:10.1088/1741-4326/ad4270.
  10. ↑ Song, Yuntao; Zou, Xiaolan; Gong, Xianzu (2023). Realization of thousand-second improved confinement plasma with Super I-mode in Tokamak EAST. Science Advances (англ.). 9 (1): eabq5273. doi:10.1126/sciadv.abq5273. PMID 36608124.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки з номером статті як номер сторінки (посилання)
  11. ↑ Chinese "Artificial Sun" Achieves New Record in a Significant Milestone Toward Fusion Power Generation. Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences (англ.). 21 січня 2025. Процитовано 28 вересня 2026.
  12. ↑ Xu, Guosheng; Ding, Genfan; Zhang, Guojian (2026). Turbulence-Driven Edge-Localized-Mode-Free High-Confinement Mode with Divertor Detachment in a Metal-Wall Tokamak. Physical Review Letters (англ.). 136 (12): 125101. doi:10.1103/7r3f-dqft.
  13. ↑ Liu, Jiaxing; Zhu, Ping; Escande, Dominique Franck та ін. (2026). Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST. Science Advances (англ.). 12 (1): eadz3040. doi:10.1126/sciadv.adz3040. PMID 41477826.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки з номером статті як номер сторінки (посилання)
  14. ↑ Андрій Кадук (7 січня 2026). Безмежна енергія: «штучне Сонце» в Китаї зробило те, що вважалося неможливим. Фокус (укр.). Процитовано 28 вересня 2026.


Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).