超導實驗裝置教育裝備展

A. 現代的科技發明有哪些

現代的科技發明：全超導托卡馬克核聚變實驗裝置、機器人、太陽帆、3D列印機、自動駕駛汽車。

一、全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

國家大科學裝置——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環（EAST）實現了穩定的101.2秒穩態長脈沖高約束等離子體運行，創造了新的世界紀錄。這一重要突破標志著，我國磁約束聚變研究在穩態運行的物理和工程方面將繼續引領國際前沿。

東方超環是世界上第一個實現穩態高約束模式運行持續時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置，對國際熱核聚變試驗堆（ITER）計劃具有重大科學意義。由於核聚變的反應原理與太陽類似，因此，東方超環也被稱作「人造太陽」。

該成果將為未來ITER長脈沖高約束運行提供重要的科學和實驗支持，也為我國下一代聚變裝置——中國聚變工程實驗堆的預研、建設、運行和人才培養奠定了基礎。

二、機器人

機器人（Robot）是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建築業，或是危險的工作。

三、太陽帆

太陽帆（英文名：Solar sails）是利用太陽光的光壓進行宇宙航行的一種航天器。由於這種推力很小，所以航天器不能從地面起飛，但在沒有空氣阻力存在的太空，這種小小的推力仍然能為有足夠帆面面積的太陽帆提供 10e－5～ 10e－3g左右的加速度。

四、3D列印機

3D列印機（3D Printers）簡稱（3DP）是一位名為恩里科·迪尼（Enrico Dini）的發明家設計的一種神奇的列印機，不僅可以「列印」一幢完整的建築，甚至可以在航天飛船中給宇航員列印任何所需的物品的形狀。但是3D列印出來的是物體的模型，不能列印出物體的功能。

2016年2月3日訊，中國科學院福建物質結構研究所3D列印工程技術研發中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續列印的三維物體快速成型關鍵技術，並開發出了一款超級快速的連續列印的數字投影（DLP） 3D列印機。

該3D列印機的速度達到了創記錄的600 mm/s，可以在短短6分鍾內，從樹脂槽中「拉」出一個高度為60 mm的三維物體，而同樣物體採用傳統的立體光固化成型工藝（SLA）來列印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍!3D列印實現太空工業化。

五、自動駕駛汽車

自動駕駛汽車（Autonomous vehicles；Self-piloting automobile ）又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、或輪式移動機器人，是一種通過電腦系統實現無人駕駛的智能汽車。在20世紀已有數十年的歷史，21世紀初呈現出接近實用化的趨勢。

谷歌自動駕駛汽車於2012年5月獲得了美國首個自動駕駛車輛許可證，預計於2015年至2017年進入市場銷售。

自動駕駛汽車依靠人工智慧、視覺計算、雷達、監控裝置和全球定位系統協同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。

B. 超導托卡馬克的「HT-7U超導托卡馬克裝置建設」介紹

HT- 7U超導托卡馬克以其具有低溫超導的縱場磁體系統和極向場超導磁體系統而受到國內外聚變界的廣泛關注。我們等離子體物理研究所的全體員工為我們所能承擔這樣一個國家級的重大科學研究工程項目而感到無比榮幸，為使我所廣大科研人員特別是未能直接承擔這個科研任務的同志們能較為全面的了解該科研項目的情況，進而也為完成該項目獻計獻策，特在此簡要介紹有關該項目的立項、預研、設計等情況。我們非常歡迎所內外的廣大科研人員都來關心、關注HT-7U工程項目的設計和建造，為順利完成這一重大科學工程項目而努力。 近年來，我國的核聚變研究伴隨著全面改革開放和國家的綜合國力的增強從而對科學技術研究及教育投入的逐步增加而得到長足的發展，多年來陸續建成的一批核聚變實驗研究裝置都取得了極好的實驗研究成果。其中建在我所的HT-7超導托卡馬克尤其以其具有低溫超導縱場磁體系統而倍受國內外聚變界的關注。為了更進一步發展、推進我國的聚變科學研究事業，探索非圓、大拉長截面、穩態的等離子體實驗控制技術，更深入研究全低溫超導托卡馬克實驗裝置的設計、建造和實驗技術，從而全面掌握托卡馬克類核聚變實驗裝置各種技術，我所在HT-7投入運行並取得良好實驗結果的同時，適時提出建造HT-7的升級裝置「HT-7U全超導托卡馬克裝置」的計劃。所謂全超導意為構成托卡馬克裝置的全部縱場系統和極向場系統都採用低溫超導磁體組成。這個計劃得到了世界聚變科學研究專家們的極大支持，我所為該計劃的順利實現作了大量的先期預研和設計計算工作。
下面簡要回顧一下HT-7U全超導托卡馬克裝置的立項歷程：
1993年10月，以歐共體聚變部名譽主任帕侖布教授為首的來自國際上各大核聚變實驗室的12位著名聚變科學家，對我所當時正在建設的HT-7超導托卡馬克裝置和中國科學院等離子體所的聚變研究發展戰略進行了評議。這是我所第一次提出分三階段實施聚變科學研究的計劃。
1994年底，科學院基礎局邀請了6位兩院院士和8位專家在合肥召開了「HT-7U超導托卡馬克計劃座談會」，這是HT-7U計劃首次較正式提出。
1996年初，部分兩院院士在京西賓館對「九五」國家重大科學工程項目進行初步評估，HT-7U裝置建設第一次得到國家級專家的贊同並被列入前十位項目中。
1997年6月，國家科技領導小組批准中國科學院關於「HT-7U大科學工程項目立項」的申請，該項目正式進入國家重大科學工程項目的立項操作程序。
1997年10月，由國家計委委託中國科學院主持召開「HT-7U工程項目建議書專家評估會」；該項目的建設方案和計劃獲得與會專家的好評。
1998年4月，正式通過國家計劃發展委員會委託中國國際工程咨詢公司主持召開的「HT-7U工程項目建議書專家評估會」的評估論證，這表明該項目的科學目標和技術參數及方案都得到專家們的贊許。
1998年7月，國家發展計劃委員會正式批復「HT-7U工程項目建議書」（批文中同意「由中科院等離子體所承擔建設」，「具有超導縱場和極向場線圈，具有D形非圓截面，包括托卡馬克、低溫致冷等9個子系統」。批文規定「在2003年6月完成建設工作並進行鑒定驗收。項目總投資控制在1.65億元」）
1998年10月，HT-7U工程項目可行性研究報告在北京獲得中國科學院基建局主持的專家評估會一致通過，至此，該項目的設計方案和工程經費基本確定，國家發展計劃委員會和財政部依此撥出專項經費。 受控熱核聚變的實驗和研究，經過50多年核聚變界科學家們的不懈努力，終於在常規Tokamak類型的裝置上取得了突破性的進展。但是按照常規托卡馬克裝置建堆，不僅體積大、效率低，而且是脈沖運行。但是，一個經濟實用的商用堆必須是高效、緊湊和穩態運行的。超導托卡馬克正是在這一點有著極大的優勢，即可以穩態運行。如果在超導托卡馬克上實現了穩態運行又在穩態運行條件下大大改善了約束，則將為未來穩態、先進聚變反應堆奠定工程技術和物理基礎，意義十分重大。
HT-7U不僅是一個全超導托卡馬克而且具有會改善等離子體約束狀況的大拉長非圓截面的等離子體位形，它的建成將使我國在2003年左右成為世界上少數幾個擁有這種類型超導托卡馬克裝置的國家，從而使我國磁約束核聚變研究進入世界前沿。在裝置建成後的10~15年期間，能在裝置上對建造穩態先進的托卡馬克核聚變堆的前沿性物理問題開展探索性的實驗研究。HT- 7U的建成將使中國在人類開發清潔而又無限的核聚變能的領域內做出自己應有的重大貢獻。因此，HT-7U的建造具有十分重大的科學意義。
本項國家級重大科學工程的主要工程目標是必須建設：
可穩態運行的超導托卡馬克HT-7U裝置主機，該實驗裝置應達到如下主要設計參數：
超導縱場場強BT = 3.5T
等離子體大半徑R = 1.78m
等離子體小半徑a = 0.4m
等離子體拉長比K = b/a = 1.6 ~ 2
加熱場最大磁通變化能力△Φ = (8-10)V-S
等離子體電流IP = 1 MA
可穩態運行的低混雜波驅動等離子體電流系統（LHCD），該系統主要工程參數應達到：
總 功 率 P = 3.5 MW
工作頻率 f0 = 2.45 GHz，3.7 GHz
可連續運行的離子迴旋波加熱系統(ECRF)，該系統主要工程參數應達到：
總 功 率 P = 3 ~ 3.5 MW
工作頻率 f0 = 30 ~ 110 MHz
可保證HT-7U基本運行和實驗的其它工程系統：如低溫、診斷、電源、真空、計算機控制、數據採集和處理、水冷系統等，這些子系統的也都毫無疑問必須滿足HT- 7U超導托卡馬克裝置穩態運行的要求。
HT-7U不是一個聚變堆，它是針對目前建造托卡馬克核聚變堆尚存在的前沿性物理問題，進行探索性的實驗研究，為未來穩態、安全、高效的先進商業聚變堆提供物理和工程技術基礎。 HT-7U項目的最高管理機構是由中國科學院任命的「HT- 7U項目管理委員會」，中國科學院副院長白春禮任管委會主任，安徽省常務副省長汪洋任副主任，組成人員有中國科學院秘書長竺玄、副秘書長錢文藻、計財局長顧文琪、基建局長薛鍾靈、基礎局長金鐸和合肥分院院長王紹虎以及國家發展計劃委員會一人、科學技術部一人。
HT-7U項目完全按照國家基建項目實施總經理負責制的組織管理，中國科學院任命的工程指揮部組成人員如下：
萬元熙為項目總經理（項目法人），翁佩德、謝紀康、李建剛任副總經理，
翁佩德兼任總工程師；
王孔嘉任總經濟師；
高大明任總工藝師。
中國科學院還任命了HT-7U項目科技委員會的組成人員，趙仁愷院士任科技委員會主任，徐至展院士、嚴陸光院士和石秉仁研究員任任副主任，組成人員有阮可強院士、賀賢土院士、趙凱華教授、余昌旋教授、舒炎泰教授、陸全康教授和我所的邱勵儉研究員。
為便於切實抓緊、抓好HT-7U項目的建設工作和有關改項目的各項管理工作，所領導決定：
1、設立HT-7U項目總經理辦公會來協調、決定有關HT-7U項目的重大管理方面的決策；
2、成立HT-7U工程總體組(副總工程師、副總工藝師、副總經濟師等組成）；任命了各分項技術負責人，設立由以上人員組成的總工程師辦公會議來研究、解決HT-7U工程建設中的有關設計方案和實施方案方面的重要技術問題；還設立了依邱勵儉為首王紹華、季幼章、許家治等參加的工程顧問組。
工程總體組及各分項技術負責人如下：
副總工程師： 武松濤（主機設計)
畢延芳(低溫系統、超導導體)
高秉鈞 (超導實驗)
李建剛（第一壁及真空系統）
劉正之（電源及控制）
副總工藝師： 王永誠、 孫世洪
副總經濟師： 黃貴、 薑桂萍
總控制、數采及處理系統 羅家融
真空抽充氣及加料、第一壁處理等 辜學茂
水冷系統（包括去離子水冷卻系統） 張祥勤
電網設計及供電系統 孫世洪、周士國
診斷系統 萬寶年
基建（包括冷、暖） 孫世洪
環保分析及安全監控 吳宜燦
LHCD系統 匡光力
ICRH系統 趙燕平
ECRH系統 劉保華
我所目前已介入HT-7U項目建設工作的科研人員大約有近200人，主要有一室和三室的全部人員，二室、五室、六室、七室、八室、十室、十一室、技術中心和研製中心以及管理部門的部分人員。
目前，HT-7U項目的所有設計人員都實行嚴格的崗位責任制，發放崗績津貼，全所上下都對於HT-7U項目的設計和研製傾注了滿腔熱情，提供了各方面的支持。 在所領導和HT-7U工程指揮部的強有力的領導下，在所有參加HT-7U項目的設計和預研工作的同志們的共同努力下（其中也包括有所外的有關工廠和研究部門的大力協作），HT-7U項目的工程設計和預研已經取得了多方面的進展，我們在此簡要介紹如下：
1、HT-7U裝置超導磁體所使用的CICC超導導體的研製取得了重大進展，裝置設計室在合肥電纜廠和西北有色金屬研究院等工業部門的協作下，順利研製出一根長度為200米的模擬CICC導體和兩根總長為600米的全尺寸CICC超導導體，這是我國第一次研製出大電流的低溫超導導體，繼以上的包管焊管製造CICC超導導體後，裝置設計室又在合肥電纜廠和所研製中心的協作下，順利研製出穿管製作的CICC超導導體，這為降低CICC超導導體的造價和減小製造的技術難度起到了決定性的作用。
2、所研製中心已經成功地研製出專用於HT- 7U裝置CICC超導導體繞制的繞線機，並且已經使用該繞線機和模擬CICC導體繞制出2:3尺寸的D形縱場模擬雙餅工藝試驗磁體，這標志著我所研製中心具備了繞制具有較高精度的復雜D形磁體的加工能力。
3、裝置主機設計方案初步完成，其中超導縱場系統已經按兩種超導導體的方案進行了技術方案設計，即基於採用美國SSC電纜的浸泡式超導磁體方案和基於CICC導體的迫流內冷超導磁體方案；極向場電磁參數特別是加熱場參數的優化設計計算取得了比較好的設計計算結果；真空室、內外冷屏、外真空室以及裝置的支撐結構等方案也已初步確定，現正在進行有關的工程設計和工藝技術方面的調研、討論。
4、裝置設計室完成極向場中心螺管模擬線圈的設計，目前正在所研製中心利用自行研製的兩根總長為600米的CICC超導導體進行繞制，這將是我國的第一個大電流低溫超導磁體。
在進行並完成以上工作的同時，為確保HT-7U裝置設計既具有參數先進又穩妥可靠，有選擇地將有關的設計工作作為國際合作項目徵求國外專家的意見，其中對於裝置的總體設計參數和裝置的工程方案設計已經召開了有世界核聚變領域的著名專家參加的國際討論會。與有著豐富超導托卡馬克設計製造經驗的俄羅斯庫爾恰托夫研究院核聚變所和葉夫列莫夫所開展了較為廣泛的合作，對有關的設計計算參數、電磁場分析計算、等離子體的平衡位形設計計算、傳熱和超導移能等進行了分析校核。關於裝置的極向場物理設計和等離子體平衡位形的設計計算方面還與美國GA開展了合作，用美國的程序對HT-7U的設計計算進行了進一步的校核。
目前，除各子系統都在進行緊張的擴大初步設計外，有關的研製工作也在緊張進行中。主要有：
1、通過國際合作，對已經研製出的CICC超導導體進行超導性能方面的綜合測試試驗，以便為CICC超導導體的最終設計提高必要的數據，也為我們自己建立超導導體、超導磁體測試實驗室提供借鑒和經驗。該項工作今年必須完成。
2、裝置設計室完成了低溫超導試驗所必需的試驗大杜瓦的設計，目前正在進行加工製造的詢標、議標工作，今年力爭基本完成加工並進行組裝調試。
3、中心螺管模型磁體必須完成繞制、絕緣處理等全部製造工序，裝置設計室完成的大電流的CICC超導導體的接頭的研製必須在上半年完成，以便確定模型磁體所採用的超導導體接頭形式。
4、單根長度達600米的CICC超導導體穿管生產線今年完成建造，進行試制生產。
全部的裝置設計資料、參考資料、設計計算報告等技術資料都已經在總師辦歸檔保存，已經可以從網路上查閱資料名稱，也可以很方便地去總師辦借閱。有關項目的文件和技術合同、合作協議類資料在項目辦公室保存。 承擔「HT-7U超導托卡馬克裝置建設」項目是對我所的核聚變實驗裝置工程設計能力和技術加工能力以及超導托卡馬克裝置運行實驗的檢驗和挑戰，應該看到盡管我所有著一定的托卡馬克設計、製造、運行和控制的經驗，但對於HT-7U超導托卡馬克裝置這樣的全超導托卡馬克裝置，非但是我們所，即便是世界上的核聚變大國(美國、西歐、日本、法國、俄羅斯等)，也都未曾有這樣的經歷和經驗，所以，可以毫不誇張地說HT-7U超導托卡馬克裝置的建成之日，也一定是我國進入世界核聚變研究大國的行列之日。
正因為如此，HT-7U超導托卡馬克裝置的設計建造以及實驗運行是必然的給我們帶來了巨大的挑戰，我們必須對此有一個清醒的認識。其中最為核心的具有挑戰性的工程技術方面的難點有：
HT-7U裝置所使用的CICC超導導體的設計、研製和試驗測試技術；
較大電流變化、較高磁場變化的超導極向場磁體的設計、製造和試驗測試及實驗運行技術；
非圓、大拉長截面、穩態的等離子體控制技術；
從HT-7U超導托卡馬克裝置建設的立項可以看出，我國的核聚變科學研究工作已經得到國家的大力支持，該項科學研究已經有著廣泛的國際合作的基礎。隨著我國綜合國力的提高，相信國家對聚變研究的支持強度肯定會不斷增加，在此基礎上，中國開發聚變能的研究一定會進入世界先進行列並為人類社會的可持續發展做出重大貢獻。
努力做好我們的工作，把HT-7U裝置早日建成，為把我國建成科技強國而奮斗,為我國的技術進步而努力。 ：
課題號
課題名
負責人
U1010000
主機設計
武松濤
U1020000
低溫系統
畢延芳
U1030000
電源系統
劉正之
U1040000
真空系統
辜學茂
U1050000
超導實驗
高秉鈞
U1060000
第一壁材料
李建剛
U1070000
環保與防護
吳宜燦
U2010000
物理設計
虞清泉
U2020000
低混雜波
匡光力
U2030000
離子迴旋波
趙燕平
U2040000
數采
羅家融
U2050000
控制
羅家融
U2060000
診斷
萬寶年
U2070000
電子迴旋波
劉保華
U3010000
高大明
U3020000
孫世洪
U3030000
孫世洪
U3040000
水冷系統
張祥勤
U3050000
高大明
U3060000
高大明
U4010000
王孔嘉
U4020000
王孔嘉
U4030000
翁佩德
U4040000
王孔嘉
U4050000
王孔嘉
U4060000
高大明
U4070000
王孔嘉

C. 第五屆科學儀器 實驗設備及教育裝備博覽會專業搭建商

第五屆科學儀器 實驗設備及教育裝備博覽會專業搭建商
第五屆科學儀器 實驗設備及教育裝備博覽會專業搭建商，貝美展示工程（大連）有限公司成立於1998年，性質為有限責任公司，注冊資金50萬元，員工人數60人，年營業額約600萬元，製作車間面積3000平方米並取得由大連城鄉建設委員會頒發的一級資質證書。十年來，以專業的高素質員工，滿意優質的後期服務奠定了企業堅實的發展基礎，也因而贏得了國內外客戶多年來的信賴與支持。 我們是以策劃、設計、製作服務於一體的專業公司，業務范圍包括，展覽會場、商場、銷售中心、展示廳、展覽館、專賣店、辦公室、寫字間、酒店、飯店、商業會所、電影院、售樓處、公建、室內裝修、演出活動等的設計與承建。客戶：資生堂麗源化妝品日本丸美 MODA時裝（VERO MODA、ONLY 大連地區）大連百年城大商集團（新瑪特、麥凱樂）大連友誼集團（友誼商城、外商俱樂）伊藤忠商社大連大楊集團大連軟體園西安軟體園大連電力電器集團大連機床集團大連起重集團 ABB（中國）有限公司大連豐田汽車銷售有限公司大連雨生集團青島啤酒集團裕景興業有限公司大連東達環境集團萬科房地產有限公司大連房地產發展集團 友誼合升地產國泰地產潤德君城房地產開發有限公司上品堂 ……
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2007 年5月25日

D. 中科院的全超導的「人造太陽」——托克馬克核聚變試驗裝置的調試運行成功，使我國在該領域的研究處於世界

可控核聚變俗稱人造太陽，因為太陽的原理就是核聚變反應。（核聚變反應主要藉助氫同位素。核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射，不產生核廢料，當然也不產生溫室氣體，基本不污染環境）人們認識熱核聚變是從氫彈爆炸開始的。科學家們希望發明一種裝置，可以有效控制「氫彈爆炸」的過程，讓能量持續穩定的輸出。科學家們把這類裝置比喻為「人造太陽」。
為實現磁力約束，需要一個能產生足夠強的環形磁場的裝置，這種裝置就被稱作「托克馬克裝置」——TOKAMAK，也就是俄語中是由「環形」、「真空」、「磁」、「線圈」的字頭組成的縮寫。早在1954年，在原蘇聯庫爾恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一個托卡馬克裝置。貌似很順利吧？其實不然，要想能夠投入實際使用，必須使得輸入裝置的能量遠遠小於輸出的能量才行，我們稱作能量增益因子——Q值。當時的托卡馬克裝置是個很不穩定的東西，搞了十幾年，也沒有得到能量輸出，直到1970年，前蘇聯才在改進了很多次的托卡馬克裝置上第一次獲得了實際的能量輸出，不過要用當時最高級設備才能測出來，Q值大約是10億分之一。別小看這個十億分之一，這使得全世界看到了希望，於是全世界都在這種激勵下大幹快上，紛紛建設起自己的大型托卡馬克裝置，歐洲建設了聯合環-JET,蘇聯建設了T20（後來縮水成了T15，線圈小了，但是上了超導），日本的JT-60和美國的TFTR（托卡馬克聚變實驗反應器的縮寫）。這些托卡馬克裝置一次次把能量增益因子（Q）值的紀錄刷新，1991年歐洲的聯合環實現了核聚變史上第一次氘－氚運行實驗，使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚變反應持續了2秒鍾，獲得了0.17萬千瓦輸出功率，Q值達0.12。1993年，美國在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，兩次實驗釋放的聚變能分別為0.3萬千瓦和0.56萬千瓦，Q值達到了0.28。1997年9月，聯合歐洲環創1.29萬千瓦的世界紀錄，Q值達0.60，持續了2秒。僅過了39天，輸出功率又提高到1.61萬千瓦， Q值達到0.65。三個月以後，日本的JT－60上成功進行了氘－氘反應實驗，換算到氘－氚反應，Q值可以達到1。後來，Q值又超過了1.25。這是第一次Q值大於1，盡管氘-氘反應是不能實用的（這個後面再說），但是托卡馬克理論上可以真正產生能量了。在這個大環境下，中國也不例外，在70年代就建設了數個實驗托卡馬克裝置——環流一號（HL-1）和CT-6，後來又建設了HT-6,HT-6B，以及改建了HL1M，新建了環流2號。有種說法，說中國的托卡馬克裝置研究是從俄羅斯贈送設備開始的，這是不對的，HT6/HL1的建設都早於俄羅斯贈送的HT-7系統。HT-7以前，中國的幾個設備都是普通的托卡馬克裝置，而俄羅斯贈送的HT-7則是中國第一個「超脫卡馬克」裝置。什麼是「超脫卡馬克裝置」呢？回過頭來說，托卡馬克裝置的核心就是磁場，要產生磁場就要用線圈，就要通電，有線圈就有導線，有導線就有電阻。托卡馬克裝置越接近實用就要越強的磁場，就要給導線通過越大的電流，這個時候，導線里的電阻就出現了，電阻使得線圈的效率降低，同時限制通過大的電流，不能產生足夠的磁場。托卡馬克貌似走到了盡頭。幸好，超導技術的發展使得托卡馬克峰迴路轉，只要把線圈做成超導體，理論上就可以解決大電流和損耗的問題，於是，使用超導線圈的托卡馬克裝置就誕生了，這就是超脫卡馬克。目前為止，世界上有4個國家有各自的大型超脫卡馬克裝置，法國的Tore－Supra，俄羅斯的T-15，日本的JT-60U，和中國的EAST。除了EAST以外，其他四個大概都只能叫「准超托卡馬克」，它們的水平線圈是超導的，垂直線圈則是常規的，因此還是會受到電阻的困擾。此外他們三個的線圈截面都是圓形的，而為了增加反應體的容積，EAST則第一次嘗試做成了非原型截面。此外，在建的還有德國的螺旋石-7，規模比EAST大，但是技術水平差不多。

E. 超導托卡馬克的HT-7實驗系統

HT-7是一個寵大的實驗系統，它包括HT-7超導托卡馬克裝置本體，大型超高真空系統，大型計算機控制和數據採集處理系統，大型高功率脈沖電源及其迴路系統，全國規模最大的低溫液氦系統，兆瓦級低雜波電流驅動和射頻波加熱系統，以及數十種復雜的診斷測量系統。幾年來， HT-7超導托卡馬克裝置經過不斷的改造，成功地進行了十幾輪實驗運行，取得若干具有國際影響的重大科研成果。為了實現HT-7超導托卡馬克裝置的高功率、穩態運行，2001年，科技人員對HT-7的實驗系統進行了數項重大改進，在工程上向著 邁出了一大步：
1）極向場的穩態供電及控制；
2）利用釩鋼實現穩態條件下縱場波紋度的大幅度改善；
3）1MW穩態低雜波電流驅動系統；
4）高性能水冷石墨限制器及粒子排除系統；
5）新型射頻天饋系統；
6）海量數據實時與連續採集系統；
7）數項先進等離子體診斷系統。
在物理上，HT-7緊緊圍繞穩態高約束等離子體運行這一當今世界磁約束聚變最具挑戰性的前沿課題展開全面深入地研究。為達到這個目的所 如下：
1）低雜波電流驅動及改善約束；
2）離子伯恩斯坦波加熱及改善約束；
3）邊界湍流及輸運研究；
4）等離子體參數精細分布控制；
5）先進壁處理；
6）穩態運行及控制。
隨著物理實驗的不斷深入，2001年冬季實驗又獲重大進展，創造了許多令世人矚目的 1）實現了在低雜波驅動下電子溫度超過五百萬度、中心密度大於1.0×1019m-3、長達20秒可重復的高溫等離子體放電；
2）實現大於10秒、電子溫度超過一千萬度、中心密度大於1.0×1019m-3的高參數等離子體放電，這是世界上第二個放電長度達到1000倍能量約束時間高參數准穩態等離子體；
3）在離子伯恩斯波和低雜波協同作用下，實現放電脈沖長度大於100倍能量約束時間、電子溫度二千萬度的高約束穩態運行；
4）最高電子溫度超過三千萬度。
迄今，HT-7超導托卡馬克達到的 1）等離子體參數：放電時間20秒，電子溫度 >3000萬度，電子密度6.5X1019m-3 ，等離子體電流240仟安；
2）裝置運行參數：磁場強度2.2特斯拉，本底真空4×10-6Pa,儲能≤10仟焦；
3）低雜波系統指標：最大注入功率700仟瓦，環電壓降至0，並向變壓器反充電；
4）離子迴旋波加熱和IBW指標：最大注入功率330仟瓦,等離子體電子溫度和離子溫度明顯升高；
5）等離子體和壁相互作用：RF清洗及RF硼化和硅化效果明顯，有效Zeff接近1；
6）診斷技術及所達指標：總診斷35種，400多路診斷信號；
7）加料技術：彈丸注入和IBW協同實驗，發現芯部約束改善；Laval噴嘴實驗已取得初步結果；
8）等離子體控制：多變數控制，等離子體電流、位移反饋，實現等離子體參數靈活調節，較高放電重復率。
以上指標充分說明，HT-7超導托卡馬克裝置已步入世界上為數不多的可進行高參數穩態條件下等離子體物理研究的先進裝置行列。
HT-7在未來幾年裡， 1）向更高參數沖擊，在2-3年內奠定HT-7在國際受控界不可取代的地位；
2）全面開展國家九五大科學工程「HT-7U」托卡馬克的先行實驗。
力爭進入世界托卡馬克五大裝置，完成在穩態先進運行領域不可取代（前兩名）地位。
擬進行的物理研究內容如下：
通過實驗計劃的科學實施可在以下方面達到國際領先水平，做出突破性貢獻。建立有創新性和適合國家能源體系的 「穩態、先進模式」的 1）穩態模式的研究：在HT-7超導托卡馬克上實現30秒級的等離子體，存在時間約為能量約束時間的2000倍，等離子體各項參數均達到穩態。研究等離子體電流密度和參數分布的馳豫過程。
2）高約束模式的研究：在100倍於能量約束時間的尺度，利用低雜波，射頻波及兩波的協同和其它實驗手段（如加料方式，MHD抑制等）控制電流和壓強分布參數，實現先進的，自洽的高約束等離子體。提高能量約束時間（1-2倍）和電子溫度（>五千萬度）。
3）高磁比壓和運行極限的研究：實現具有約束改善的兆瓦級功率電流驅動和加熱，研究高磁比壓（高b N）條件下等離子體穩定性。
4）加料、排灰、排熱研究：研究准穩態條件下（100倍於粒子循環時間尺度）等離子體邊界行為和粒子再循環，實現加料、排灰、排熱的控制，使等離子體密度和壁的再循環達到穩態。
（汪舒婭供稿/02年11月）
此網頁最近更新於02年11月19日 。
「九五」國家重大科學工程項目

F. EAST的EAST科研團隊

[科學時報 鄭千里 報道]繼2006年9月首次成功放電後，我國「人造太陽」實驗裝置——位於合肥的全超導非圓截面核聚變實驗裝置（EAST）1月14日23時01分至15日1時連續放電4次，單次時間長約50毫秒，從而標志著第二輪物理實驗的開始。 本報記者 保婷婷/攝
聚變曙光耀東方
一位長者，清癯，精瘦。然而，他的言辭卻讓人感受到其中的睿智與分量。2007年3月1日，為超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST在合肥進行國家工程竣工驗收的就是這位長者萬元熙。他代表EAST工程指揮部作了報告：與國外同類裝置相比，我們已建成的裝置使用資金最少、建設速度最快、自主創新最多。完全可以樂觀地預見，EAST的成功建造和運行，將為中國磁約束核聚變研究的下一步計劃奠定物理、工程技術和人才隊伍的堅實基礎！
「未來高效聚變堆必須穩態運行，因此實現托卡馬克穩態運行的工程和物理問題成為托卡馬克的前沿研究領域；全超導托卡馬克是實現穩態運行最必要的工程技術基礎之一；世界上還沒有全超導托卡馬克；我們及時向國家提出了建造先進全超導托卡馬克計劃。」 萬元熙追溯。
他的報告獲得熱烈的掌聲。蒞臨的國家發改委副主任張曉強稱EAST的建設成功，「是向和平利用聚變能邁出的重要一步，也是中國科技工作者對世界科技發展作出的重要貢獻！」
「十年磨劍終成器，聚變曙光耀東方」，中國科學院常務副院長白春禮在致詞里，更是言簡意賅地作了點題。
太陽發出的能量來自氫原子核。氫原子核相互作用，發生核聚變，釋放出光和熱。如果發明一種裝置，它不僅能承受上億攝氏度的高溫，還能控制氘和氚聚變穩定持續輸出能量，無異於發明「人造太陽」，為人類提供無限清潔的能源。受控熱核聚變反應的途徑之一，就是製造托卡馬克磁容器。科學家在該裝置上研究發現，可以把氘氚的聚變燃料加熱到幾億攝氏度的高溫區，然後發生大量聚變反應。
「稱我們的EAST是人造太陽，可能會造成公眾的曲解。EAST進行的與未來聚變堆相關的工程和物理問題的探索性實驗研究，是要為未來穩態、安全、高效先進聚變堆的物理和工程技術基礎作貢獻，但要建造在地球上的受控熱核聚變反應堆或核聚變電站，能像太陽一樣通過核聚變反應放出能量，進而實現商業化發電，那大約是50年後的事。」萬元熙實事求是地解釋。
EAST是英文Experimental Advanced Superconcting Tokamak（實驗的、先進的超導托卡馬克）的縮寫，原意「東方」。它從1998年國家批准立項到今天通過驗收，如吸收天地山川之精華，今天才噴薄於東方的地平線。中科院等離子體物理研究所的團隊通過10年頑強拼搏，正在托起和明天一樣輝煌的太陽。
萬元熙：老驥引領「新潮流」
雖然年齡68，萬元熙心態依然年輕，「我提出很多大膽的改革思路，年輕人說我不像是位老同志。我引領『新潮流』，是所里第一個貸款買車的。」
天柱山，「自己開車想上哪就上哪，多自由、多瀟灑呀！」
早年所里分房，萬元熙廢除了領導加分的老規定，根據所里未來的發展需求，把全所人員分成不同的群組，按其對所里的貢獻打分，誰分數高誰就優先挑選房子，「群眾有自己辨別是非的能力，比如李建剛所長當時還只是個小年輕，打分下來他排隊很靠前，自然就分到了房子，現在也確實證明了他是研究所的中堅力量」。
萬元熙認為骨幹隊伍的穩定和凝聚牽一發而動全身，要靠感情動人、待遇留人、事業凝人。「1995年，所里遴選出15位大家公認的學科和技術帶頭人，給他們每人發一張銀行卡，每個月打進1000元錢。當時研究所經濟拮據，造成一些人才因囊中羞澀而流失，我們採取這一措施是痛下決心。一些骨幹拿到這1000元錢，說這樣要『玩命』時在老婆孩子面前也硬氣了。」
和諧社會，應該人盡其才，才得其酬。「既然我是所長，就得對決策承擔責任。關鍵崗位上的熟練技工收入能否比研究員還高？關鍵要看他對研究所發展的貢獻。誰要吊兒郎當我也會拍桌子，當然事後我也會道歉。『上山下鄉』那年月我啥苦頭沒吃過？我與任何人都可以很好地溝通。」
「理論物理講究做事出發點不能錯，工程要為物理研究服務，不要本末倒置，因強調工程的難度而影響實驗。所有工作都要落到實處，二級項、三級項，談得再漂亮也不行，先跟我談零級項。一定要先判斷出最清晰的需求。」聽萬元熙這么「強硬」的口氣，誰能相信他是胃切除4/5，至今還留有心肌梗塞病灶的人？
「很多決策包含著風險，如果硬要給我上綱上線，可能我就犯錯誤了，若不給我上綱上線，人家就說我英明決策。」 萬元熙笑曰。
早在20多年前，萬元熙就參加過托卡馬克的國際會議，「以前我們與發達國家有很大差距，出國口袋裡沒有一點錢，根本談不上社交」。
2006年10月在成都舉行的國際聚變能會議，萬元熙作了開幕式上的第一個報告，題為Overview of Progress of EAST Project and Future Plan。按過去的慣例，這一般都是由世界上最先進的聚變研究所作報告。報告結束後大家熱烈提問，第二個提問的是美國教授Goldstone，他過去參加國際大會都會坐在第一排，都會提出非常尖銳的問題，但他這次卻站了起來說：「我建議我們全體起立，為中國的EAST熱烈鼓掌祝賀！」
在國際聚變能的類似大會上，以前還沒有發生過700多位與會代表一起，為某項科研成就的取得熱烈鼓掌，這次大家卻為EAST的成就共同鼓掌充分說明，我國科學家已成為該研究領域的VIP。
過去托卡馬克裝置多半是圓截面，但後來理論證明非圓截面的效果更好。萬元熙生平作的「最冒險」決定，就是要做全超導、非圓截面托卡馬克。「我的冒險有理論根據。一是世界上已經有模型線圈作了相關實驗，證明托卡馬克可以承受一定量的快速磁通變化；二是物理上也有其他可採用的辦法，能夠用來降低超導托卡馬克對其快速磁通變化的要求。就像是走路，如果前頭是一面牆，人肯定穿越不過，但即使前面只有一條小路，人也能夠通過，如果這面牆是紙糊的，人就很容易穿越。」
武松濤：陽光十足地「修行」
武松濤是等離子體所副所長，EAST的裝置主機負責人。「我1983年華中工學院畢業，專業是光學工程，如果始終停留在原有專業就走不到今天。大學只能是『師傅引進門』，工作上『修行』的道路更漫長，要在等離子體所干好就必須懂得聚變，到處找這方面的書自學。」
武松濤找到一本《受控熱核聚變實驗裝置概論》。油印講義因年代久遠已卷邊發毛，但扉頁上「中國科學技術大學四系」「一九七九年十二月」字樣尚清晰可辨，「不記得當時是向誰借的，它只有上本沒有下本，我得到後如獲至寶，通宵達旦地看了好幾遍。」
武松濤參與聚變實驗裝置建設是在1990年。他寫的《HT-7主機改造工程的組織、協調與管理》發表在《科研管理》上。HT-7裝置建造成功後又及時提出建造超導托卡馬克EAST裝置。「中科院希望能有年輕的科研人員參與項目，所領導到院里匯報工作有年輕人他們就高興，如果只是所領導自己，院領導就苦臉相對。我介入裝置總體設計，跟著霍裕平、萬元熙、翁佩德幾位老領導跑，他們都比我大20歲左右。我參加了院里及國家組織的幾十次項目方案論證，我作總體方案這部分報告。有關部委領導看了HT-7U（EAST原名）都說，項目本身不錯，但工程要持續那麼久能否做到後續有人？大科學工程給了我成長的機會，我感謝老同志對我的信任和培養。」
武松濤一步一個腳印走了過來。「我們腦子里已逐漸把裝置各個關鍵部件的結構清晰化，從1998年到2001年，我們每年出一本裝置設計的文集，既作為文獻把工作記錄下來，也給大家增加點壓力，思考未來的發展戰略。文集的序言都是我自己寫。」
聽說用2000萬美元就要建造全超導核聚變裝置，國外沒人相信，國內質疑的聲音也不絕於耳。每次方案匯報和論證都像是舌戰群儒，就是在這樣的不斷磨礪中，武松濤得到了鍛煉成長。
武松濤巧妙地藉助國際合作平台，為承擔EAST接著搞「熱身」。為合作夥伴美國得克薩斯大學核聚變研究中心設計製造新型等離子體物理實驗裝置，他帶領五人的一個小組，前後用了兩年時間，圓滿完成了經費125萬美元的合作項目。「這是我國首次以技術方式向發達國家輸出托卡馬克聚變系統。美國能源部對這一成功合作也很滿意，稱它是中美核聚變合作的新型的方式。它也是迄今為止中美聚變界最大的國際合作項目，對提高我們的自信心起到很大作用。」
2002年12月，武松濤因為一天到晚不停地工作，突然嗓子疼得厲害，幾天之後乾脆成了「啞巴」，醫生診斷患了急性扁桃體炎，要他立即住院動手術。那時EAST正處於建設的關鍵期，他除了到醫院打點滴，每天照常上班。無可奈何的醫生只好在他病歷上作了「病人拒絕住院」的記錄。
「這在我們團隊根本算不了什麼。『保證星期六不休息，星期天休息不保證』是我們不成文的作息守則。」武松濤說，「平時我總給人很陽光的感覺，但記得EAST立項一年多時，有一次我召集每周一次的全體例會，因為項目推進得很慢而帶來壓力，我忍不住說：如果項目延緩進度或者出了差錯，我們不但愧對前輩，也愧對國家！當時我不由自主地哽咽了。大家好幾分鍾不說話，都感到我的動情之處，會後對我說，他們能體會我的壓力，大家會同舟共濟。」
2006年9月28日，EAST首次成功獲得高溫等離子體放電向媒體開放，李建剛所長找了武松濤一下午，想把他推向「前台」接受采訪，但武松濤卻如同「蒸發」了一般，「我在辦公室，把衣服疊作枕頭就躺在沙發上睡著了。從吃午飯後一直睡到傍晚。我將手機關掉，哪裡也不想去」。
「大學同學畢業後曾聚會過兩次，他們大多都已改行，其中經商的居多，目前還在搞科研的除我之外可能僅有一位同學。同學聚會問我怎麼搞到聚變工程上來，還調侃說我是最有可能當院士的人。」武松濤笑了笑說：「眾所周知，大科學裝置的建造周期一般都很長，如果一個人耐不住寂寞，幹不了那麼長時間，就像跑馬拉松運動員沒有毅力似的，中途就會自行被淘汰出局。」
潘皖江：關乎「大腦毛細血管」
在EAST團隊中，潘皖江主要負責裝置絕緣結構的設計以及絕緣子的研製。
武松濤等早年在外國參觀過托卡馬克的絕緣子，但外國根本不願意透露研製技術，每個絕緣子報價高達1400~1600美金，如果EAST需要600個絕緣子，就意味著僅此一項的花費就需要約90萬美金。
1997年夏天，由武松濤出面游說，校友潘皖江就被趕上了架。潘皖江1989年華中工學院金屬材料及熱處理專業畢業，在等離子體所研製中心工作的幾年裡，也參與過一些絕緣材料的研製。
從俄羅斯T-7上拆卸的絕緣子，陶瓷材料不符合EAST裝置的要求，他們想在國內尋找合作夥伴做絕緣材料，但相關單位不是因為工藝不能解決，就是因為經濟效益的考慮，都不願揀超導體絕緣材料這個「燙手的山芋」。當時31歲的潘皖江雖然還缺乏歷練，但逼上樑山，只好自己做復合材料。
「高大明老師去國外訪問時拿回一個樣品，我們把它當寶貝似的，小心翼翼地不敢動，充其量是用X光為其拍照，但後來測試出它是壞的。詢問外國的絕緣子價格，不僅貴得嚇人，還不讓測試性能。」
萬元熙打過一個形象的比方，EAST里用的絕緣子就相當於人體大腦的毛細血管，哪怕其中一個毛細血管破裂，人可能就會腦癱瘓。所以，600多個絕緣子都要嚴格要求質量、嚴格加以測試。
「絕緣子前後研發了3年，自己做了兩年。我們只能自力更生，在實踐中摸索著干。」潘皖江輕描淡寫地，一句話就帶過了10年的歷史。
潘皖江原創的「金點子」，是提出「液態樹脂低溫氦密封電流引線」的辦法。
EAST在2006年初第一次調試，所有引線都發現電流引線外漏的情況。問題如不及時解決，可能導致超導磁體損毀，從而導致整個裝置失效。萬元熙和武松濤認為潘皖江提出的想法很新穎，值得嘗試。從下午五點鍾開始做，到七點半就出效果，從根本上解決了EAST的真空問題。「其他人可能受所學專業局限，想用強度很高的材料將外頭的引線固化住，我是求異思維。」潘皖江還是輕描淡寫，「後來開總結大會，萬元熙總經理說我的主意不錯，應該『重獎』，給了我1500元的額外獎勵。」
EAST第二次調試低溫超導出現了內漏，大家又想到了潘皖江。他採用真空管，兩天就解決了問題。
在EAST的工作中，潘皖江等人摸索出的一些新工藝、新方法都在申請專利之中，「很多人在跟蹤我們的技術。我們研製絕緣子的成功率也很高，對外說我們的成功率達到90%，人家一般不相信，怎麼可能那麼高呢？我還沒好意思跟他們說，我們的成功率甚至高達99%呢！」
高大明：抓質量就是「摳問題」
EAST的主要構成部分是超導磁體，為了節省項目經費，本來已和美國的一個科研機構商談提供超導或電纜，但因李文和事件的突發使得這一合作可能中斷。考慮到蘇聯因為解體，大加速器項目暫時擱淺，於是合作的指向自然掉轉到俄羅斯。主管設計的副總經理翁佩德與俄羅斯聯系，對方說倉庫里有很多超導股線，但是放置的時間很長了，性能究竟怎麼樣不好說，但可以便宜點賣。
「柳暗花明又一村」，讓大家眼前一亮。時值2001年春節前夕，所里趕緊組織8個人兵分兩路，一路由陳灼民帶隊，一路由高大明帶隊。
陳灼民等人在塵封的倉庫里，除了要把所有超導股線一團一團地全部倒出，還要測試每團線的3R性能。超導絲團和車輪子差不多大，他們足足折騰了三四個月，總算挑出4500多根、20噸參數能匹配的超導股線。最後，高大明坐鎮指揮另一路兵馬，在電纜研究所將這些超導股線絞纜。運回國內的成型電纜都是600多米長，最終用較少的錢買回了EAST重要的也是合格的材料。
此前，高大明和EAST研究中心主任陳思躍考察俄羅斯電纜所發現，該所雖然生產過800米的銅纜，但僅僅是驗證工藝，從來沒有連續、滿負荷地生產過批量的超導導體。由於穿管導體內部充滿液氦才能實現超導，必須對套管焊縫質量提出嚴格要求。超導導體的鋼管焊接需要很好的技術，沒有焊透不行，若焊得太透鋼管就會鼓出一團，按什麼標准來控制呢？高大明來回摳問題，總算得到一些比較關鍵的技術標准。
2001年8月26日，600米穿管超導導體（CICC）生產線建成，並成功生產出第一根銅纜導體。EAST所有超導磁體需要的導體都由這條生產線生產。從俄羅斯高能所購買的0.85毫米直徑的超導股線，按照設計絞製成直徑約20毫米的超導電纜，在這條生產線上穿入用特種高強度不銹鋼管焊接成的長達600米的套管。
在總工藝師高大明指導下建成的CICC生產線，為EAST的超導磁體繞制、超導磁體實驗等奠定了基礎。
「嚴格管理是我們團隊的特點。搞大科學工程本身就有很大風險，必須建立嚴格的質量管理體系。ISO9000標準的核心就是要文件化，實行過程式控制制，防患於未然。2000年底我們終於建成了EAST的質量管理體系。」高大明說。
高大明1978年從東北第一機械廠調來，「那時正是『科學的春天』，受我們這個年齡段的人的理想主義教育影響，我就想扎扎實實為國家作貢獻。搞大科學工程不像是在居里夫人時代，兩三個人在地下室晃一晃化學瓶子，或許就可以搞出成果，我們EAST團隊最注重的是團結協作。」高大明介紹說，「現在參加國際ITER計劃，因為我們有全過程搞超導托卡馬克裝置的經驗和技術積累，在國際舞台上說話的聲音也響亮了。」
「我們的學生在國外，別人問起EAST怎麼做，他完全可以應答如流。過去發達國家與我們合作純粹是為了省點加工費用，現在我們EAST的整套經驗對它們有用。」高大明打了個比喻，「這就像一位研究生雖然考試只七八十分，但和一位小學生考試得一百分，水平肯定不在一個檔次。」
吳傑峰：施工現場「魂牽夢繞」
在俄羅斯轉移的T-7上作物理實驗，必須作許多技術改造。如它要多開窗口，才能實現ECRH、離子迴旋等輔助加熱；要了解等離子體的參數，必須要有相應的診斷窗口、實現抽真空的抽氣窗口。總共要開100多個窗口。
吳傑峰1988年7月華中理工大學機械工程系畢業，就被分配到等離子體所的研製中心，他早年當過焊接項目負責人，現為研製中心主任。「真空室窗口原來只有12個，要改造到48個。管道共有3000個接頭需要焊接，有一個產生漏焊、虛焊都非常可怕，氦氣就可能跑到真空里，使外杜瓦變成大冰塊。為把好質量關，我經常要鑽進真空室，744毫米的直徑，操作的焊工在這狹小的空間里頭，無論仰焊、側焊、橫焊，都比較困難。」
超導線圈繞制是全新課題，高大明1998年帶著吳傑峰等出國考察線圈繞控，1999年就自主研發出了「替代材料管內電纜導體」，接著繞制出D型線圈。「鎧裝導體的無張力連繞技術」獲得了發明專利，繞線機獲得了新型設計專利。
2002年2月做出第一條真正的超導導體，2003年8月做完58根、總共34公里的鎧裝電纜導體，「我們在現場抓質量和進度，最初40天做成一根導體，後來5天就能做成一根，一是技術操作大家已經熟練，二是批量生產採用了計件式的管理。一年半做完全部58根導體，是目前在國際上做得最多、速度也最快的。」
做EAST的超導磁體非能等閑視之。首先要建特種繞線車間、絕緣子真空壓力浸漬車間等。研製中心進行了諸多技術集成和工藝上的探索。超導磁體34公里共3500多個接頭，研製中心一次焊接合格率達到98%，超過了一級焊縫的標准。「從確保質量考慮，我們每次焊前都要試焊3次，連剛換了瓶氣體也要先試焊3次。」
低溫容器的密封度要求高，研製中心採用了內窺鏡、滲透、超聲等6種檢測技術，「容器絕對不能出現泄漏。我們能想到的檢測方法基本都採用了，只要一個方法未通過就得重來。因為哪怕一個焊頭出問題，就可能陷入和別國的托卡馬克一樣尷尬的情況：真空上不去，低溫下不來」 。
吳傑峰說，「檢測出了某些問題，無論是我還是焊接的工人，睡覺都不踏實，可能睡夢中會突然翻身起來，說：哦，問題是不是出在那裡！就趕緊披衣從家裡跑到現場。」
白紅宇：科研路上的感情「流量」
EAST有兩個大規模低溫超導磁體系統，超導線圈有好幾個流體通道，必須通過控制保證其流量的分配。超導磁體要在4.5K下運行，低溫製冷系統是冷卻超導磁體及保證磁體運行在工作溫度不可或缺的子系統。該系統不僅體積龐大，而且工藝技術復雜，「委託國外公司製造不僅時間周期較長，而且報價也相當昂貴，我們只好自己動手做」。白紅宇說。
白紅宇「自己動手做」做得非常好。「低溫流量計先是買了個美國的，發現用它測量數據並不準，我們也自己動手做出來。」
在EAST的低溫下傳統流量計已經「失靈」，也可以用超聲波的辦法做，但先前國內沒有人做過，誰要做就要有條件去標定它。「因為EAST用的是循環的氦，在這樣條件下的流量計用戶太少，企業從經濟效益考慮認為得不償失，也就不願意做。我們自己做出來，不但可以做些對比，還可以標定，做出來非常准確。現也有用戶提出要我們為他們做這種低溫流量計。」
白紅宇1993年西安交大低溫工程專業畢業，1997年考上在職研究生後剛上了一年，研究所聯繫到去德國進修低溫超導的機會，就把白紅宇作為「馬普學者」派去。
正好趕上德國大型超導聚變實驗裝置的模型線圈測試，「本來我去那裡可以專門學習德語，但我想參加裝置測試的機會更難得，就放棄了」。「我從德國回來，是把德國的1.2千瓦製冷機經改造後用於EAST，還是自己研發大型製冷系統，大家最初有爭議，我認為1.2千瓦的『小馬』拉不了EAST『大車』，堅持要自己做製冷機。先是做到1.5千瓦，後來做到了2.4千瓦」。
除了要把製冷機做好，還要做好冷卻對象，迴路設計還要考慮到合理設計液氦流量。白紅宇經過對國內外的多方考察，確定膨脹機從國外買；壓縮機用國產的；換熱器通過國內的招標，從3個生產廠家中尋找最優化的設計和價格。2.4千瓦的製冷系統最終只花了2000萬元。
「全部交給國外做肯定要多花錢。現在我們這樣做雖然成功了，但當時卻冒了很大的風險和壓力。特別是去年初對裝置的降溫實驗，畢竟是第一次調試，低溫系統涉及到的問題實在太多，大家對裝置的性能也不熟悉。好在這一切我們都挺過來了。」
大學剛畢業時，白紅宇還未曾聽說家鄉湖南鼎鼎大名的遠大空調，「遠大空調是後來才起步並且做普冷的。我們那屆低溫班的30多位同學畢業，後來真正從事低溫的只有幾個，很多同學都轉到了空調方面。我和同學之間聯系不多，一是合肥比較偏僻，二是我天性專注於搞研究，不太擅長交際。雖然北京、上海對人才有很大吸引力，但像EAST這么大的項目，才是適合我搞科研的大平台。我從2000年正式參加，到2006年EAST調試實驗成功，我非常慶幸自己有機會參與，而且從頭做到尾。」
正是這些獻身科學的人們，托起了明天輝煌的太陽！

G. 低溫超導磁懸浮實驗

超導磁懸復浮

利用超導體的抗制磁性可以實現磁懸浮。圖3是超導磁懸浮的示意圖。把一塊磁鐵放在超導盤上，由於超導盤把磁感應線排斥出去， 超導盤跟磁鐵之間有排斥力，結果磁鐵懸浮在超導盤的上方。這種超導懸浮在工程技術中是可以大大利用的， 超導懸浮列車就是一例。讓列車懸浮起來，與軌道脫離接觸，這樣列車在運行時的阻力降低很多，沿軌道「飛行」的速度可達500公里/小時。高溫超導體發現以後，超導態可以在液氮溫區(零下169度以上)出現，超導懸浮的裝置更為簡單， 成本也大為降低。我國的西南交通大學於1994年成功地研製了高溫超導懸浮實驗車。

H. 人造小太陽的我國「人造太陽」實驗裝置

繼去年9月首次成功放電後，我國「人造太陽」實驗裝置——位於合肥的全超導非圓截面核聚變實驗裝置（EAST）14日23時01分至15日1時連續放電四次，單次時間長約50毫秒，從而標志著第二輪物理實驗的開始。專家認為，全超導核聚變裝置再次成功放電，標志著我國在全超導核聚變實驗裝置領域進一步站在了世界前沿。「雖然稍縱即逝，但是放電的可重復性，表明我們的裝置在工程上是非常可靠的。」中國科學院等離子體物理研究所副所長武松濤介紹，這輪實驗是從去年12月開始對裝置進行調試的，實驗計劃將進行到今年2月10日左右。 「這輪實驗的主要目標不是追求放電時間的長短，而是旨在去年獲得圓形截面等離子體的基礎上獲得非圓截面等離子體，這具有重要意義。」武松濤說，隨著進一步調試和各系統的磨合，「人造太陽」有可能綻放出更為璀璨的光芒。
根據設計，EAST產生等離子體最長時間可達1000秒，溫度將超過1億攝氏度。「我們將通過一次次調試和實驗，獲得時間更長、溫度更高、參數更好的等離子體。」武松濤說。2006年9月28日中國科學院等離子體所的「人造太陽」實驗裝置首次建成並投入運行，在第一輪實驗中，獲得了電流超過500千安、時間近5秒的高溫等離子體。
這個由我國自行設計、自行研製的「人造太陽」實驗裝置是世界上第一個同時具有全超導磁體和主動冷卻結構的托卡馬克。它的建成，使我國邁入磁約束核聚變領域先進國家行列。穩態運行的核聚變堆產生能量的方式和太陽相同，都是在超高溫條件下氫（或氫的同位素）的原子核聚變產生巨大能量，因此相關的研究被比作「人造太陽」。

I. 超導技術的應用前景

超導技術的主體是超導材料，就是沒有電阻、或電阻極小的導電材料，電能在流經過程中幾乎不會損失。
實現超導常須將導體下降至一定溫度（起碼零下一百多攝氏度），電阻才突然趨近於零。具有這種特性的材料稱為超導材料。近年來，隨看材料科學的發展，超導材料的性能不斷優化，實現超導的臨界溫度在提高。 目前科學家雖已合成出在室溫下具有超導性能的復合材料，但這還僅限於實驗室中。至於它的應用前景（作用），具代表性的有以下幾方面：
（1）超導無電阻無損耗首先被想到用於長途輸電線路中，但目前不可能，因為這不是一般的導線且需要降溫。
（2）接著被想到的是用於大容量的電氣設備中，如超導大容量發電機，發電機線圈超導無電阻無損耗，發電效率極高，功率更大。
（3）還有就是應用到需要產生強磁的裝置中，如磁力懸浮列車，核磁共振裝置等。因為強磁的產生依賴於電磁線圈中的大電流。超導線圈就有超大電流，產生超強磁場。
從實際出發，第（2）、（3）點才是今後超導技術應用的突破點。
望採納。

J. 中科院等離子體物理研究所託馬克實驗裝置用於什麼實驗

托卡馬克是前蘇聯科學家於20世紀60年代發明的環形磁約束受控核聚變實驗裝置。經過近半個世紀的努力，在托卡馬克上產生聚變能的科學可行性已被證實,但相關結果都是以短脈沖形式產生的，與實際反應堆的連續運行有較大距離。受控熱核聚變能研究的一次重大突破，就是將超導技術成功地應用於產生托卡馬克強磁場的線圈上，建成了超導托卡馬克，使得磁約束位形的連續穩態運行成為現實。超導托卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。因此，國際上正在建造的裝置都屬於超導裝置。目前，全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導托卡馬克。我國磁約束受控核聚變研究從五十年代末開始的小規模多途徑原理性探索研究階段已發展到近堆芯級大規模實驗階段，並逐漸形成了分工明確、優勢互補、相互促進的良好核聚變研究體系。等離子體所主要從事高溫等離子體物理、受控熱核聚變技術的研究以及相關高技術的開發研究工作，擔負著國家核聚變大科學工程的建設和研究任務,先後建成HT-6B、HT-6M等托卡馬克實驗裝置。1994年底，等離子體所成功地建成我國第一台大型超導托卡馬克裝置HT-7（圖2），使我國進入超導托卡馬克研究階段，研究成果引起了國際聚變界的廣泛關注。「九五」國家重大科學工程超導托卡馬克HT-7U計劃的實施，標志著我國進入國際大型聚變裝置（近堆芯參數條件）的實驗研究階段，表明中國核聚變研究在國際上已佔有重要地位。
中科院等離子體所宣布，建成了世界上第一個全超導核聚變實驗裝置，由於其模擬太陽產生能量的方式而被形容為"人造太陽"。