SESRI装置的注入系统设计

① 变电所灭火装置

随着西部大开发的展开，西部地区城镇化进程也在加快。在城网改造建设过程中,市区变电所的建设数量呈上升趋势。为了节省用地、减少建筑面积、控制工程造价和与城建规划相协调，许多变电所都设计为综合自动化无人值班变电所，采用全户内或半户内布置方案。在此种情况下，消防系统的正常运行对于变电所的安全生产显得更为重要。对于变电所的消防设计，要采取一定的技术措施，贯彻执行“预防为主、防消结合”的消防工作方针，满足一旦火灾发生时能够及时报警和有效防范的要求。 变电站消防系统的设计可分为火灾自动报警系统、灭火系统和防火封堵等几部分内容，以下对各个系统的设计原则作一简略介绍。 一：火灾自动报警系统 火灾自动报警系统是用于尽早探测初期火灾并发出警报，以便采取相应措施(例如疏散人员、呼叫消防队、启动灭火系统、操作防火门、防火卷帘、防烟、排烟风机等)的系统。常用的一般分为区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统。 区域报警系统比较简单，但使用面很广。它是由通用报警控制器或区域报警控制器和火灾探测器、手动报警按钮、警报装置等组成的火灾报警系统。其原理框图，如下图所示： 集中报警控制系统应设有一台集中报警控制器（或通用报警控制器）和两台以上区域报警控制器（或楼层显示器、带声光报警）。根据管理情况，集中报警控制器设在消防控制室，区域报警控制器设在各区域，以便与管理。集中报警系统加上消防联动控制设备就构成了控制中心报警系统，其主要用于大型综合楼工程。 在设计区域报警系统时，根据规范要求应符合下列几点： 在一个区域系统中，宜选用一台通用报警控制器，最多不超过两台； 区域报警控制器应设在有人值班的房间； 该系统比较小，只能设置一些功能简单的联动控制设备； 当区域报警控制器安装在墙上时，其底边距地面或楼板的高度为1.3~1.5米，靠近门轴的侧面距离不小于0.5米，正面操作距离不小于1.2米； 报警系统的各组成部分中： 1) 火灾探测器是组成火灾自动报警系统的重要组件，是系统的感觉器官，其作用是监视被保护区域有无火灾发生。若发现火情，可将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光等转换成电信号，并立即动作，向火灾报警控制器发送报警信号。火灾探测器根据探测火灾参数的不同，可划分为感烟、感温、感光、气体和复合式。按结构造型也可分为点型和线型两大类。火灾探测器的主要技术性能要求有：可靠性、工作电压和允差、响应阈值和灵敏度、监视电流、允许的最大报警电流、报警电流、保护范围、工作环境条件等。点型火灾探测器的探测区域内的每个房间至少应设一只探测器。探测器的保护面积和保护半径应按GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的规定执行。 2) 手动火灾报警按钮在每个防火分区至少应设置一只。从一个防火分区的任何位置到最邻近的一个火灾报警按钮的步行距离不应大于30米。手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处，按钮应设置在明显的和便于操作的部位，安装在墙上时其底边距地高度宜为1.3~1.5米，且应有明显的标志。 3) 火灾报警控制器是火灾自动报警系统的重要组成部分，火灾报警控制器担负着为火灾报警提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；接受、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等任务。 在全户内布置的变电所内，在主变压器室、配电装置室、电容器室、消弧线圈及接地变室、地下电缆室、二次设备室、通信室等重要场所均应设置配套的离子感烟、定温报警探测器，在主变本体、电缆隧道、竖井、二次设备室及通信室活动地板下的电缆层之间敷设感温电缆。当变电所内有火灾发生或有烟气散发时，火灾报警主机发出报警声光信号并显示火灾地点或联动启闭消防设备和通风设施。系统通过接点及数字通信接口接入变电站综合自动化监控系统，并遥信控制中心报警。这就是自动报警系统的工作过程，从中可见其在整个消防系统中的重要性。规范对报警系统形式规定的很原则，设计时应在符合基本原则的条件下，根据工程实际情况和联动控制的复杂程度，对市场上的各类产品多加了解，选用较好的产品，以便设计出可靠的火灾自动报警系统。 二：灭火系统 变电所内的灭火系统有水喷雾灭火系统、气体灭火系统、移动式灭火系统等多种形式。 水喷雾灭火系统一般设置在室外，在北方地区，会给设计、安装、运行维修等带来许多问题。而气体灭火系统尤其是1301卤代烷气体灭火系统由于具有灭火效率高、无水渍、无腐蚀、不污染、毒性低、绝缘性强等优点多年来被广泛使用，但1971年美国科学家提出氟氯烃类释放后进入大气层，会在平流层中破坏对地球起屏蔽紫外线辐射作用的臭氧层。1987年9月联合国环境规划署在蒙特利尔会议上制定了限制对环境有害的五种氟氯烃类物质和三种卤代烷生产的《蒙特利尔议定书》。根据议定书的规定，发达国家到公元2000年将完全停止生产和使用氟里昂、卤代烷和氟氯烃类物质。人均消耗量低于0.3kg的发展中国家，这一限期可延迟至2010年。我国作为议定书的签约国和发展中国家，也制定了一系列政策逐步停止卤代烷的应用。根据公安部消防局公消〔1996〕169号文“关于印发《哈龙替代品推广应用的规定》”，对于应设置气体灭火系统的场所推荐使用二氧化碳和惰性气体灭火系统（即烟烙尽气体灭火系统），也可使用含氢氟烃（FM200，七氟丙烷）的灭火系统。这些灭火系统都属于洁净药剂灭火系统，所谓洁净药剂灭火系统是指由美国国家防火协会（NFPA）在它所制定的NFPA2001标准中规定的一系列被称为洁净药剂的灭火剂所构成的灭火系统。NFPA2001标准规定，所有被称为洁净药剂的灭火剂都必须是气态的，不导电，很容易挥发，并且在挥发后无任何残留物。因此，如今在变电站的消防设计中，若采用气体消防，已不能再设计采用1301灭火系统，而是应该使用洁净药剂灭火系统中的某一类气体消防系统。这些灭火系统与1301系统的对比，可参见表1。 1）二氧化碳灭火系统：工业发达国家应用二氧化碳灭火系统时间较长。二氧化碳来源广泛、价格低廉。二氧化碳以物理作用灭火，其中窒息作用为主，冷却作用其次。可扑救的火灾类型有： 液体或可熔化的固体（如石蜡、沥青）火灾； 固体表面火灾及部分固体（如棉花、纸张）深位火灾； 电气火灾； 气体火灾（灭火时不能切断气源的除外）； 二氧化碳灭火系统的防护区大多是重点要害部位或是可能无人在场的场所。因此需要自动控制，但要求在具有自动控制系统的同时应设有手动操作装置。手动装置要设在防护区外或远离保护对象的场所。此外，需考虑两种控制方式同时失灵时，有紧急手动启动消防系统的装置。二氧化碳系统防护区应采用机械排风装置，排风口设在防护区下部，进风口设在上部。根据保护对象空间是否封闭，二氧化碳灭火系统分为全淹没系统与局部施用系统两种类型。全淹没灭火系统使用的二氧化碳设计浓度为34％或更高，对人是致命浓度。所以在设有自动控制的防护区外，需设置喷射指示灯和自动手动转换开关及专用的呼吸器，以避免对人可能产生的危害。 2）惰性气体灭火系统（烟烙尽）：烟烙尽（INERGEN）药剂是三种惰性气体的混合物，即52％氮气、40％氩气、8％二氧化碳。它是把氧气浓度降低到不能支持燃烧来扑灭火灾。烟烙尽气体喷放后氧浓度降低，二氧化碳浓度提高，促使加快人的呼吸频率，使人员获得更多的氧气，保证即使有人在防护区也不至于产生危害。系统类型为全淹没方式，设计时，应把灭火喷放情况下对处于保护区内的人的危害减低到最低程度。灭火剂以干燥有压气态方式贮存，灭火剂在管路中膨胀并喷放到保护区，系统设计应包括手动操作装置使得人可以操作，延迟药剂喷放，让人员可以撤离完毕和关闭保护区。 3）FM200（七氟丙烷）灭火系统：此种灭火系统是作为1301 灭火系统的替代品出现的，它具有卤代烷1301灭火剂的全部优点，同时又对环境无害。FM2000灭火系统使用的设备、管道及配置方式与1301几乎完全相同。 4）EBM气溶胶灭火系统：这是一种新型灭火系统。EBM气溶胶是一种烟雾型全淹没式灭火剂，由不含卤族元素的固体含氧物质合成，采用固体火箭推进技术，其结构设计以燃烧化学、空气动力学为基础，点火燃烧时形成气溶胶烟雾，并迅速向四周扩散。EBM气溶胶释放后，空间含氧量无明显变化。此种灭火剂灭火效率高、无毒害、无污染、电绝缘性良好、设计安装维护管理简便可靠、存储不需压力容器、处于常温常压状态。但EBM气溶胶释放后能见度差，对火场逃生有不利影响。 对于主变的消防系统，还可以采用主变排油注氮灭火系统。电力变压器是变电站中最昂贵最重要的设备之一。变压器本体内含有大量的易燃性物质，变压器着火时，会将火喷至附近的设备，所以需要特别注意对变压器的保护。变压器爆炸及燃烧一般是因内部绝缘破坏引起的，原因可能是过负荷、操作过电压和雷电过电压、绝缘逐渐退化、油位下降、潮湿或油酸解及绝缘套管损坏等。针对这些情况，法国SERGI公司研制出变压器防爆防火保护系统，通过在油刚一着火的时侯启动灭火程序来防止变压器爆炸及着火。目前我国已引进并进行了国产化，取得了较好的应用效果。此系统是通过两种信号来启动的，一是保护变压器的断路器跳闸和压力释放装置动作；二是温度保护和瓦斯保护动作。系统收到信号后，打开快速排油阀将压力释放，防止变压器爆炸。同时关闭油枕断流阀，使变压器本体油位下降至顶盖下方20厘米，并将油枕内的油与本体隔离。在油排出3秒后，氮气从变压器底部进入本体内，氮气的注入和在油中的搅拌，使得油温立刻降低到闪点之下，使火在1分钟内熄灭。注入氮气将持续45分钟以冷却变压器本体及顶盖，防止重燃。主变排油注氮灭火系统集报警与灭火系统于一身，可防止变压器爆炸，制造较简单，价格较低，系统维护费用较小，但需对变压器本体进行改造，一旦系统发生误动作，对整个系统和变压器的影响会很大。 在变电所内，除了配置气体灭火系统外，还需根据房间面积和规范要求配置移动式灭火器。变电所的灭火器宜按中级危险和B类火灾危险场所配置，扑救B类火灾的灭火器类型有： 干粉灭火器；（国家标准中仅含碳酸氢钠和磷酸铵盐干粉灭火器） 泡沫灭火器； 卤代烷灭火器； 二氧化碳灭火器； 在同一灭火器配置场所，宜配置操作方法相同的灭火器，以在灭火时避免混乱，且便于训练和维修。不同种类灭火器应能相容，即要求灭火器充装的灭火剂在同时或先后灭火时，不应产生相互破坏而导致不利灭火的反作用。灭火器设置位置应明显，便于取用和不影响安全疏散。 可见，变电站内可采用的灭火系统是多种多样的，而且这些系统目前正在发展完善之中。为此，设计时应根据不同情况，充分考虑各种影响因素，做好经济技术评价，选择可靠、经济、管理维护简单的系统，保障变电所的安全运行。 三：防火封堵系统 防火封堵系统有防火门、防火阀、防火隔板、防火堵料和防火涂料。封堵的主要目的就是防止火灾顺电缆或建筑物通道燃烧，阻止火势蔓延。 防火门是在建筑物中，能不同程度阻止火灾蔓延或延缓火灾蔓延的门，设置在为达到防火分区的目的而设置的分隔设施—防火墙上。防火阀用于变压器室的通风窗口，它与报警装置联动，在确认火灾后，将在灭火系统启动前关闭通风窗。此外变电所内电缆从室外进入室内的入口处、电缆竖井的出入口处、电缆接头处、电缆夹层之间及长度超过100米的电缆沟和电缆隧道均应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃或分隔措施。如采用阻火墙，电缆沟阻火墙可用有机堵料、无机堵料、阻火包等防火阻燃材料构筑，电缆可涂刷防火涂料或缠绕防火包带，对重要部位电缆安装防火槽盒保护。 总之，变电所的消防系统是一个立体的综合性系统。以上各方面并不能包含消防系统设计的全部内容，设计人员在设计过程中，从总平面布置、电气设备选型开始，就始终要将消防设计贯穿其中，建筑、结构、电气、给排水、采暖空调等各个专业要协同配合，共同努力，全面考虑，力求使得变电所消防系统设计做到安全可靠、经济合理，为日后变电所的安全运行打下良好的基础。 参考文献 [1] 火力发电厂与变电所设计防火规范 GB50229-96 中国计划出版社 1997年 [2] 火灾自动报警系统设计规范 GB50116-98 中国计划出版社 1999年 [3] 二氧化碳灭火系统设计规范 GB50193-93 中国计划出版社 1993年 [4] 建筑灭火器配置设计规范 GBJ140-90 中国计划出版社 1990年 [5] 卤代烷1301灭火系统设计规范 GB50163-92 中国计划出版社 1993年 [6] 建筑设计防火规范 GBJ16-87 （修订本） 中国计划出版社 1995年 [7] 35～110KV变电所设计规范 GB50059-92 中国计划出版社 1998年 [8] 35～110KV无人值班变电所设计规程 DL/T 5103-1999 中国电力出版社 2000年 [9] 刘汝义 杜世铃 发电厂与变电所消防设计实用手册 中国计划出版社 1999年 [10] 西北电力设计院编 电力工程电气设计手册 第一册：电气一次部分 中国电力出版社 1996年

② 配电台区智能（高级）终端高级应用系统前期设计技术的讨论

配电台区智能（高级）终端高级应用系统前期设计技术的讨论

中国现代电网量测技术平台
张春晖

2017年3月18日

2017年3月4日，本文作者发表的«顺应智能配电网建设高端技术的需求，推进配电台区智能（高级）终端系列产品开发应用的产业化 探索 »指出:为拓展配电台区智能（高级）终端的应用领域，其高级应用功能设计有4项:

•提高配电台区低压电网多指标，自趋优运营能力

•在现场自主进行紧急事件处理

•多路径优化搜索

•实现配电网与用户互动，即具有多通信方式网关功能。

作为技术创新产品的前期设计，本文汇集智能化相关资料并经提炼后，将重点叙述运用配电台区智能（高级）终端，构建配电台区低压电网多输入多输出（mimo）在线监测，控制，补偿闭环优化系统的框架设计与参考技术，供配电台区智能（高级）终端高级应用系统方案设计的参考。

1）优化控制理论:"电力混成控制论"

鉴于由清华大学学者提出的"电力混成控制论"构建的先进能量管理系统，已经在上海电网应用解哪核决大电网的多重目标趋优控制问题，体现了技术创新的思路 。本文将"电力混成控制论"作为智能（高级）终端高级应用功能的设计技术基础。

下面的内容摘录于清华大学学者:«智能电网基础»。

一是，"电力混成控制论主导思想:将一切不满足要求和不满足状态都分类定义为事件，通过控制使得系统回归至无事件运行状态，则系统的各项指标（稳定性，电能质量和经济性）一定是足够满意的"。

二是，"电力混成控制论"的运行架构:由最高决策指挥层，中间处理与操作层，底层（混成控制指令接收和执行装置）组成。

三是，本文参照"电力混成控制论"的集合论语言，描述配变台区低压电网运营达到多指标，自趋优的智能控制过程:

•式（1）: e=e^d
式中，由低压电网实测到的运营指标数据d，经逻辑判断（逻辑函数）e^,确定是否形成指标异常事件e。

•式（2）:c=f(e)
式中，由指标异常事件e，运用逻辑函数f，判断事件类型并将其转化为控制命令c。

•式（3）:o=f^(c)
式中，一个由控制命令集c，运用逻辑函数f^,由命令转化为操作指令集o。

•式（4）:o=f^[f(e)]
式中，操作指令集o是指标异常事件集合e的一个复合逻辑函数。

•式（5）:x*=y(x o_)
式中，整个低压电网运营状态x受控，可以通过时间离散的操作指令o_ ,加以改变为x*。

•式（6）:a(o)---->e 0
式中，操作指令作用的结果a 是使指标异常事件集合e成为空集。

式（6），意味着配电台区低压电网实李指掘现了多指标 ，自趋优运营的高端目标。

由上可见，配电台区低压电网始终处于指标异常事件发现，处理和消除的过程。
2）配电台区低压电网运营有哪些考核电能质量，经济性的指标及其调控措施？

一是，多指标,主要有:

•电压及电压合格率

•电流及有功功率限额

•无功功率及功率因数限值

•三相负荷不平衡度

•电压/电流谐波含有率

•线损率等

二是，低压电网多指标的调控手段，主要有:

•有载调压配变，用以调节电压

•电容器补偿/动态无功补偿 ，用于调节基波无功功率及功率因数/电压/线损

•有载换相负荷开关 ，用于调节三相负荷不平衡/线损

•有载调容配变，用于调节线损

•有源滤波器 ，固定谐波次数的滤波器，用于调节谐波含有率，由畸变功率引起的低功率因数，线损

•高压断路器及电力负荷管理终端，用于配电变压器过负荷时，进行报警，跳闸。

由此可见，低压电网运营的电能质量，经济性各指标及其调节手段之间，有内在联系，相互影响。多指标因超限运用综合调控时，需要引入各指标加权的逗滑方法来处理。

«智能电网基础»指出:

"自趋优是指电网在运营过程中，具有使状态自动保持在多指标趋优状态集合内的能力。使电网运营状态点使得各类指标达到一定的标准 ，即趋近最优状态是合理的而且是可能的。
多指标趋优而不是多指标最优，是因为计算速度 ，求解难度等原因"。
3）配电台区多指标运营优化模型

参照湖南大学学者:«具有谐波抑制功能的综合电能质量控制系统设计»提出的"多目标电压无功谐波优化算法",结合配电台区多指标运营情况 ，本文下面将叙述配电台区配电台区多指标运营优化模型设计概要。

•该优化系统设计，一方面，以配电台区运营可靠性为基础，将电压及电压合格率达标，电流及有功功率不超限，无功功率及功率因数不超限，三相负荷不平衡度不超标 ，谐波含有率达标，线损不超限作为目标要求，运用优化方法，得出其控制参数的最优解。另一方面，以有载调压配变分接头调节量，电容无功补偿器/动态无功补偿器的补偿量，有载换相负荷开关切换能力，有源滤波技术补偿量，有载调容配变功率调节量为控制变量，建立配电台区多指标运营优化模型。

•配电台区多指标运营优化模型主要包括下列内容:

该优化系统可靠度计算方法

联合概率密度函数计算，并取最小值。该函数等于各目标指标与其加权因子的乘积之和。其中，加权因子的数值，取决于各目标指标的数量级及重要程度。

有载调压配变分接头的电压百分率调节范围

电容器无功补偿/动态无功补偿调节范围

有载调容配变的调容范围

有源滤波技术的谐波补偿范围

有载换相负荷开关的电流切换 限值。
4）从不同类型案例中汇集提炼出bp神经网络设计参考技术

本部分内容摘要于重庆大学，重庆市电科院:«基于前馈神经网络的电网高精度检测»，海河大学:«基于信息融合的光伏并网逆变器故障诊断»，中国电科院:«一种多维影响下运行电能表计量性能评估方法»，北京邮电大学:«智能信息技术»，并按需要进行编排。

bp前馈神经网络工作过程

这里，三个参考案例的bp前馈神经网络，都采用输入层，隐含层，输出层3层拓扑结构，各层节点之间按一定规则互联成网。

"（bp）前馈神经网络使用梯度下降法，有2部分组成:信息正向传播和误差逆向传播。信息正向传播过程中，输入信号从输入层经隐层单元逐层传播，最后传向输出层，每一层神经元状态只影响下一层神经元状态。如果在输出层不能得到期望的输出，则转向误差逆向传播，将输出信号的误差沿原来的连接通路返回。用迭代运算求解权值，通过修改各层神经元的权值，使得误差信号减小，直至达到期望目标。只有1个隐含层的3层神经网络，只要隐节点足够多，就可以以任意精度逼近一个非线性函数"。

bp前馈神经网络设计概要:

一是 ，网络输入量进行归一化处理

输入层各神经元（节点）为一维输入，多维输出结构。输入量是低压电网运营的电压，电流，功率等数据。对每个输入量进行归一化处理（计算公式:略），即可得到输入层各元素之间的函数关系，即各输入层神经元（节点）实测到的输入值与各输入层神经元（节点）经归一化后的输出值之间的函数关系。

二是，bp前馈神经网络参数选取

"在进行bp前馈神经网络设计时，一般从网络的层数，各层神经元（节点）的个数以及训练函数三个方面来考虑"。

•隐含层节点数的确定

"隐含层节点数直接影响网络的容量，泛化能力，学习速度和输出特性。从网络容量和函数逼近的通用性考虑，隐含单元数越多越好。从网络的泛化能力来考虑 ，每增加一层，计算容量将呈指数倍增加，从而训练时间变长，还容易陷入局部极小量，而得不到最优"。

"由最小二乘法对隐含层进行拟合，得到隐含层节点数的计算式":

隐含层节点数=[0.43mn+（0.12•n平方）+2.54m+0.77n+0.35+0.51]的开方

隐含层节点数还可由经验公式计算选定 :

隐含层接点数=[（m+n）的开方+a]，式中，1
以上两式中:
m----输入节点数
n----输出接点数
a----可选数

例如，配电台区智能（高级）终端的输入接点，输出节点数 都取6,隐含层接点数确定为11。

•传递函数与训练函数的确定:包括隐含层神经元（接点）的传递函数:如采用s型正切函数tansig,输出层神经元（节点）传递函数:如采用s型对数函数 logsig,训练函数:如采用lm(lvenberg----marquardt)训练规则的trainlm函数。其中，"lm算法是梯度下降法与高斯----牛顿法的结合，在快速收敛的基础上，能保证较高的稳定性和精度"。

三是，学习样本和目标样本的确定

•网络输入量的个数和数据样本的选取:（待定）。

•通常选用训练用的数据样本取40----200组。其中，随机选取80%的数据样本 ，作为训练样本，剩余20%作为对训练好的bp前馈神经网络进行仿真验证用。

四是，进行仿真测试

•在搭建好的bp前馈神经网络上，用训练样本进行训练，需要设定训练误差，学习率指标，编制网络训练学习流程图，进行网络初始化。

•"利用选定的训练样本反复作用于网络 ，不断调整网络内部参数，使网络性能函数达到最小，使网络对训练样本组评估的实验标准偏差满足设计的精度要求，从而实现输入与输出之间的非线性央射 ，确立网络神经元（接点）之间的函数关系"。

•训练完成后，利用训练好的bp网络对测试样本进行测试。

参考资料:

本文采用反向传播（bp）学习算法

"bp算法是目前最重要的一种学习算法。这种算法在感知器上加上一个隐含层，并且使用广义专门算法进行学习之后发展起来"。

"在有教师的学习算法中，有教师学习问题可分两步解:第一步，指定网络的拓扑结构，输入X(t)和输出y(t)之间的关系必须依赖于一组联结强度系数w，并且使w可以调节。第二步，须指定一个学习规则，即如何调节w，使实际的输出y^（t）尽可能接近期望的输出y（t）"。

这里需要指出:"前馈网络是一种强有力的学习系统，其结构简单而易于编程。从系统观点看，前馈网络是一静态非线性央射，通过简单非线性处理单元的复合央射可获得复杂的非线性处理能力。但是从计算的观点看，前馈网络不是一种强有力的计算系统"。
5）高端网络:模糊神经网络

本部分内容摘录于«智能信息技术»，河南平顶山供电公司:«基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法»。

神经网络不适合用于表达基于规则的知识，模糊逻辑系统缺乏自学习，自适应能力。模糊神经网络，将模糊逻辑的长处吸收到神经网络中，使之成为更好的网络。

模糊神经网络是一个多输入多输出(mimo)系统。

一是，模型

这里的模糊神经网络，采用五层结构，各层节点之间按一定规则互联。

第一层，输入层，各节点输入各测量的分量，并将输入值传递到下一层。

第二层，各节点代表一个语言 变量值，如nb（负的大）,ps（正的小）等。其作用是计算各输入量，属于各语言变量
值模糊集合的隶属度函数。根据输入量的维数，输入量的模糊分割数，该层节点总数由计算选定:（计算公式，略）。

第三层，各节点代表一条模糊规则，其作用是用于匹配模糊规则的前件，计算出每条规则的适应度。该层的节点总数由计算选定:（计算公式，略）。对于给定的输入量，只有在输入量附近的那些语言变量值，才有较大的隶属度。

第四层，节点数与第三层相同。其作用是实现对每条模糊规则适应度的归一化计算。

第五层，输出层，实现清晰化计算（计算公式，略）。

二是，学习算法

"模糊神经网络模型实质上是一种多层前馈网络，可以仿照bp网络用误差反控的方法来设计调整参数的学习算法。并且，假设各输入分量的模糊分割数是预先确定的，需要学习的参数主要是最后一层的联结强度以及第二层的隶属度函数的中心值和宽度"。

三是，参考案例

«基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法»:

"概率模糊神经网络控制器，（用于）求取三相逆变器注入电网的有功和无功电流参考值"。

概率模糊神经网络控制器包括6层网络结构:

"第1层为输入层，第2层为隶属度层，第3层为概率层，第4层为tsk模糊推理机制层，第5层为规则层，第6层为输出层"。其中，输入层的节点为2，输出层节点为1。"在隶属度层中，每个接点采用不对称高斯函数实现模糊化运算"。

"概率模糊神经网络控制器（采用）误差向后传播学习算法机制，构造一个梯度向量，使得其中每个元素均为能量函数相对于算法参数的一阶微分，从而完成概率模糊神经网络的参数在线自整定"。

四是，鉴于目前多输入多输出（mimo）的模糊神经网络在电网量测控制领域中应用案例的报道甚少，因此，模糊神经网络技术如何应用于配电台区智能（高级）终端高级应用系统设计技术 探索 ，是需要深一步研究的课题。
6）配电台区智能（高级）终端设计参考新技术

•配电网波形级实时监测的综合配电终端单元（i）

据报道:2017年1月3日，国内首套综合配电终端单元（i）在夏门火炬高新园区挂网运行。

"综合配电终端单元（i）是国家863项目"主动配电网关键技术研究与示范"的关键成套装置，主要通过高速同步相量测量实现对配电网潮流的精确监测，线路潜在故障的在线监测与预防，支撑供电能力和负荷的态势感知，并为配电网的瞬时剖面状态估计，电能质量优化，谐波治理提供丰富的数据，有效提升配电网可观，可测和可控性"。

•«自适应负荷型配电变压器设计»（中国电科院）

"自适应负荷型配电变压器的结构，包括配电变压器本体单元 ，有载调容调压一体化单元，配套设备单元及综合控制单元"。

该新型配电变压器"可在不切断负荷情况下，根据系统电压和负荷实际情况，实现配电变压器分接头和容量运行方式的自动调整，并具有在线负荷换相和分相无功补偿功能，有效解决三相负荷严重不平衡问题，保证电压和容量判定的及时性和准确性"。

•模糊pi控制器

东北电力大学:«高压直流输电智能控制器的设计»

（注: pi，比例积分器）

模糊pi控制器的输入端:电流参考值与被测电流之差作为"偏差"和"偏差变化"---->模糊推理单元（按模糊控制规则计算并输出两个pi控制器可自动调整参数的修正量）---->pi控制器 单元（并输出调整命令）---->触发器单元---->被控制对象---->被测电流（并反馈至模糊pi控制器输入端）。

"实现模糊调整可以选取以下规则":

"如果稳态偏差大，那么就增加比例系数"

"如果响应震荡，那么就增加微分系数"

"如果响应迟缓，那么就增加比例系数"

"如果稳态偏差太大，那么就调整积分系数"

"如果超调量太大，那么就减少比例系数"。

模糊pi控制器的优点:"当被控制对象参数或运行条件改变时，就能自动在线调整pi的参数，达到智能控制的作用"。

•综合电能质量控制系统

湖南大学学者:«具有谐波抑制功能的综合电能质量控制系统设计»

该综合电能质量控制（调节）装置由有载调压变压器，并联补偿电容器组和注入式并联有源电力滤波器（hapf）组成。

该系统采用多目标电压，无功，线损，谐波函数及其加权因子的优化算法，从全局进行系统优化。

有源部分只承受很小的谐波电压，有效降低有源部分的容量。

注入式并联有源电力滤波器的复合控制部分，采用复合电流的模糊pi控制技术。

•抑制不对称负荷动态无功补偿时向电网注入的谐波含量

南京理工大学:«计及谐波抑制的不对称负荷动态无功补偿方法»

"晶闸管相控电抗器（tcr）配合电力电容器，可以校正功率因数，稳定系统电压，还可以补偿三相负荷的不平衡"。

"在不对称程度较为严重的场合，对tcr的分相控制会使tcr向电网注入包括3次谐波在内的高次谐波"。

基波电压与高次谐波电流均产生无功功率。根据功率平衡理论，无功补偿的目标使无功矩阵中各项元素为0。在实际控制应用中，采用（可调）加权对角阵进行计算。

"采用改进的无功补偿策略，能有效降低在负荷严重不对称情况下tcr向电网注入的谐波成分 。在电网中谐波成分较大时 ，还能综合考虑谐波因素和无功补偿的性能指标，给出较为合理的触发角控制tcr，明显减少母线上含有的电流谐波成分。从理论上可以考虑任意次谐波成分"。

•超级智能开关（南京捷泰电力设备公司）

该新产品"集测量，保护，控制，故障录波，电能质量监测，配变监测 ，负荷管理和通信功能于一体。产品功能国际领先，国内外无同类产品"。

该新产品"采用插拔式结构，"三段式保护功能"，"测量与保护一体化电流互感器"，"通过校验台进行计量校验的断路器"。

该新产品主要技术指标:

额定电压:ac,400v

额定电流:250a
,400a,630a

额定运行短路分断能力:42.5ka。

说明:本文以上叙述配电台区智能（高级）终端第1 项高级应用功能的前期设计技术，还有3项高级应用功能:"在现场自主进行紧急事件处理","多路径优化搜索" ,"实现配电网与用户互动，即具有多通信方式网关功能"的前期设计技术,将由本文作者另撰写专题文章发布。

③ 急：高分求助：水处理一级反渗透加还原剂亚硫酸氢钠后为什么ORP会升高

各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐）金属氧化物，酸碱等。在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，悄芦耐在膜面上形成结垢，降低RO膜的通量，增加运行压力和压力降，并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染，膜污染的结果是系统性能的劣化。需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理，去除可能对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量难溶盐组分，降低膜污染倾向。对进水进行预处理的目的是改善进水水质，使RO膜获得可靠的运哗此行保证。

对原水进行预处理的效果反映为TSS、TOC、COD、BOD、LSI及铁、锰、铝、硅、钡、锶等污染物水质指标的绝对值降低，在上一章中有对于这些污染物水质指标的详细描述。表征膜污染倾向的另外一个重要的水质指标是SDI。通过预处理，除了要将上述指标降到反渗透膜系统进水要求的范围内，还有重要的一点是尽量降低SDI，理想的SDI（15分钟）值应小于3。

5.1化学预处理

为了改善反渗透系统的操作性能，在进水中可以加入添加下列一些药剂：酸、碱、杀菌剂、阻垢剂和分散剂。

1 加酸－防止结垢

在进水中可以加入盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）来降低pH。硫酸价格便宜、不会发烟腐蚀周围的金属元器件，而且膜对硫酸根离子的脱除率较氯离子高，所以硫酸比盐酸更为常用。没有其他添加剂的工业级硫酸即适宜于反渗透使用，商品硫酸有20％和93％两种浓度规格。93％的硫酸也称为66波美度硫酸。在稀释93％硫酸时一定要小心，在稀释到66％时发热可将溶液的温度提升到138℃。一定要在搅拌下缓慢地将酸加入水中，以免水溶液局部发热沸腾。盐酸主要在可能产生硫酸钙或硫酸锶结垢时使用。使用硫酸会增加反渗透进水中的硫酸根离子浓度，直接导致硫酸钙结垢倾向增加。工业级的盐酸（无添加剂）购买非常方便，商品盐酸一般含量为30－37％。降低pH的首要目的是降低RO浓水中碳酸钙结垢的倾向，即降低朗格里尔指数（LSI）。LSI是低盐度苦咸水中碳酸钙的饱和度，表示碳酸钙结垢或腐蚀的可能性。在反渗透水化学中，LSI是确定是否会发生碳酸钙结垢的是个重要指标。当LSI为负值时，水会腐蚀金属管道，但不会形成碳酸钙结垢。如果LSI为正值，水没有腐蚀性，却会发生碳酸钙结垢。LSI由碳酸钙饱和的pH减去水的实际pH。碳酸钙的溶解度随温度的上升而减小（水壶中的水垢就是这样形成的），随pH、钙离子的浓度即碱度的增加而减小。LSI值可以通过向反渗透进水中注入酸液（一般是硫酸或盐酸）即降低pH的方法来调低。推荐的反渗透浓水的LSI值为0.2（表示浓度低于碳酸钙饱和浓度0.2个pH单位）。还可以使用聚合物阻垢剂来防止碳酸钙沉淀，一些阻垢剂供应商声称其产品可以使反渗透浓水的LSI高达+2.5（比较保守的设计是LSI为＋1.8）。

2 加碱－提高脱除率

在一级反渗透中加碱使用较少。在反渗透进水中注入碱液用来提高pH。一般使用的碱剂只有氢氧化钠（NaOH），购买方便，而且易溶于水。一般不含其他添加剂的工业级氢氧化钠便可满足需要。商品氢氧化钠有100％的片碱，也有20％和50％的液碱。在加碱调高pH时一定要注意，pH升高会增加LSI、降低碳酸钙及铁和锰的溶解度。最常见的加碱应用是二级RO系统。在二级反渗透系统中，一级RO产水供给二级RO作为原水。二级反渗透对一级反渗透产水进行“抛光”处理，二级RO产水的水质可达到4兆欧。在二级RO进水中加碱有4个原因：

a．在pH8.2以上，二氧化碳全部转化为碳酸根离子，碳酸根启春离子可以被反渗透脱除。而二氧化碳本身是一种气体，会随透过液自由进入RO产水，对于下游的离子交换床抛光处理造成不当的负荷。

b．某些TOC成分在高pH下更容易脱除。

c．二氧化硅的溶解度和脱除率在高pH下更高（特别是高于9时）。

d．硼的脱除率在高pH下也较高（特别是高于9时）。

加碱应用有一个特例，通常被叫做HERO（高效反渗透系统）过程，将进水pH调到9或10。一级反渗透用来处理苦咸水，苦咸水在高pH下会有污染问题（比如硬度、碱度、铁、锰等）。预处理通常采用弱酸性阳离子树脂系统和脱气装置来除去这些污染物。

3 脱氯药剂－消除余氯

RO及NF进水中的游离氯要降到0.05ppm以下，才能达到聚酰胺复合膜的要求。除氯的预处理方法有两种，粒状活性炭吸附和使用还原性药剂如亚硫酸钠。在小系统（50－100gpm）中一般采用活性碳过滤器，投资成本比较合理。推荐使用酸洗处理过的优质活性炭，去除硬度、金属离子，细粉含量要非常低，否则会造成对膜的污染。新安装的碳滤料一定要充分淋洗，直到碳粉被完全除去为止，一般要几个小时甚至几天。我们不能依靠5μm的保安过滤器来保护反渗透膜不受碳粉的污染。碳过滤器的好处是可以除去会造成膜污染的有机物，对于所有进水的处理比添加药剂更为可靠。但其缺点是碳会成为微生物的饲料，在碳过滤器中孳生细菌，其结果是造成反渗透膜的生物污染。

亚硫酸氢钠（SBS）是较大型RO装置选用的典型还原剂。将固体偏亚硫酸氢钠溶解在水中配制成溶液，商品偏亚硫酸氢钠的纯度为97.5－99％，干燥储存期6个月。SBS溶液在空气中不稳定，会与氧气发生反应，所以推荐2％的溶液的使用期为3－7天， 10％以下的溶液使用期为7－14天。从理论上讲，1.47ppm的SBS（或0.70ppm偏亚硫酸氢钠）能够还原1.0ppm的氯。设计时考虑到工业苦咸水系统的安全系数，设定SBS的添加量为每1.0ppm氯1.8－3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，设置距离要保证在进入膜元件有29秒的反应时间。推荐使用适当的在线搅拌装置（静态搅拌器）。

SBS脱氯反应：

·Na2S2O5 （偏亚硫酸钠）+ H2O ＝2 NaHSO3 （亚硫酸氢钠）

·NaHSO3 + HOCl ＝NaHSO4 （硫酸氢钠） + HCl （盐酸）

·NaHSO3 + Cl2 + H2O ＝NaHSO4 + 2 HCl

采用SBS脱氯的好处是在大系统中比碳过滤器的投资较少，反应副产物及残余SBS易于被RO脱除。

SBS脱氯的缺点是需要人工混合小体积的药剂，在脱氯系统没有设计足够的监测控制仪器时增加了氯对膜的威胁，而且在少数情况下进水中存在硫还原菌（SBR），亚硫酸会成为细菌营养帮助细菌的繁殖。SBR通常在浅层井水厌氧环境下有发现，硫化氢（H2S）作为SBR的代谢产物会同时存在。

脱氯过程的监测可采用游离氯监测仪，用以监测残余亚硫酸根的浓度，还可以采用ORP监测仪。推荐的方法是监测残余亚硫酸根的浓度，以保证有足够的亚硫酸根来还原氯。大多数商业化氯监测仪的捡出浓度为0.1ppm，这个值是CPA膜的余氯上限。直接利用ORP监测仪监控亚硫酸根浓度的方法不够可靠，这种测定水中氧化还原电位的仪器的基线变化难以预测。

CPA膜的耐氯能力大概在1000－2000ppm小时（透盐率增加一倍），1000ppm小时等于在0.038ppm余氯下运行3年。需要注意的是，在一些情况下发现耐氯能力会因温度升高（90华氏度以上）、pH（7以上）升高和过渡金属存在（比如铁、锰、锌、铜、铝等）而大大下降。CPA膜的耐氯胺能力约为50,000－200,000ppm小时（发生透盐率明显增加），这个值相当于在RO进水中含有1.9－7.6ppm的氯胺，膜可以运行3年。同样，在温度升高、pH降低和过渡金属存在时，膜的耐氯胺能力会变化。

在加州的一个三级废水处理装置上发现，在氯胺浓度6－8ppm进水条件下，膜的脱盐率在2－3年内从98％降到了96％。设计者要注意在氯胺化之后进行脱氯还是必要的。氯胺是混合氯和氨的产物，游离氯对膜的降解作用要比氯胺强得多，如果氨量欠缺时会有游离氯存在。因此，使用过量的氨是非常关键的，系统监测要确保这一点。

4 阻垢剂和分散剂

许多阻垢剂生产厂商可提供各种用于反渗透和纳滤系统性能改善的阻垢剂和分散剂。阻垢剂是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成的化学药剂。大多数阻垢剂是一些专用有机合成聚合物（比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离子聚合物等），这些聚合物的分子量在2000－10000道尔顿不等。反渗透系统阻垢剂技术由冷却循环水和锅炉用水化学演变而来。对为数众多各式各样的阻垢剂，在不同的应用场合和所采用的有机化合物所取得的效果和效率差别很大。

采用聚丙烯酸类阻垢剂时要特别小心，在铁含量较高时可能会引起膜污染，这种污染会增加膜的操作压力，有效清除这类污染要进行酸洗。

如果在预处理中使用了阳离子混凝剂或助滤剂，在使用阴离子性阻垢剂时要特别注意。会产生一种粘稠的粘性污染物，污染会造成操作压力增加，而且这种污染物清洗非常困难。

六偏磷酸钠（SHMP）是早期在反渗透中使用的一种普通阻垢剂，但随着专用阻垢剂的出现，用量已经大大减少了。SHMP的使用有一些限制。每2－3天要配制一次溶液，因为暴露在空气中会水解，发生水解后不仅会降低阻垢效果，而且还会造成磷酸钙结垢的可能性。使用SHMP可减少碳酸钙结垢，LSI可达到＋1.0。

阻垢剂阻碍了RO进水和浓水中盐结晶的生长，因而可以容许难溶盐在浓水中超过饱和溶解度。阻垢剂的使用可代替加酸，也可以配合加酸使用。有许多因素会影响矿物质结垢的形成。温度降低会减小结垢矿物质的溶解度（碳酸钙除外，与大多数物质相反，它的溶解度随温度升高而降低），TDS的升高会增加难溶盐的溶解度（这是因为高离子强度干扰了晶种的形成）。

最常见的结垢性无机盐有：

◆ 碳酸钙（CaCO3）

◆ 硫酸钙（CaSO4）

◆ 硫酸锶（SrSO4）

◆ 硫酸钡（BaSO4）

不太常见的结垢性矿物质有：

磷酸钙（Ca3(PO4)2）

氟化钙（CaF2）

分散剂是一系列合成聚合物用来阻止膜面上污染物的聚集和沉积。分散剂有时也叫抗污染剂，通常也有阻垢性能。对于不同的污染物，不同的分散剂的效率区别很大，所以要知道所对付的污染物是什么。

需要分散剂处理的污染物有：

● 矿物质结垢

● 金属氧化物和氢氧化物（铁、锰和铝）

● 聚合硅酸

● 胶体物质（指那些无定型悬浮颗粒，可能含有土、铁、铝、硅、硫和有机物）

● 生物性污染物

硅酸的超饱和溶解度难以预测，在水中有铁存在时，会形成硅酸铁，硅酸的最大饱和浓度会大大降低。其他的因素还有温度和pH值。预测金属氧化物（如铁、锰和铝）也非常困难。金属离子的可溶解形式容许较高饱和度，不溶性离子形式更像是颗粒或胶体。

理想的添加量和结垢物质及污染物最大饱和度最好通过药剂供应商提供的专用软件包来确定。在海德能反渗透设计软件中采用的是较为保守的难溶盐超饱和度估算。过量添加阻垢剂/分散剂会导致在膜面上形成沉积，造成新的污染问题。在设备停机时一定要将阻垢剂及分散剂彻底冲洗出来，否则会留在膜上产生污染问题。在用RO进水进行低压冲洗时要停止向系统注入阻垢剂及分散剂。

阻垢剂/分散剂注入系统的设计应该保证在进入反渗透元件之前能够充分混合，静态搅拌器是一个非常有效的混合方法。大多数系统的注入点设在RO进水保安过滤器之前，通过在过滤器中的缓冲时间及RO进水泵的搅拌作用来促进混合。如果系统采用加酸调节pH，推荐加酸点要在上游足够远的地方，在到达阻垢剂/分散剂注入点之前已经完全混合均匀。

注入阻垢剂/分散剂的加药泵要调到最高注射频率，建议的注射频率是最少5秒钟一次。阻垢剂/分散剂的典型添加量为2－5ppm。为了让加药泵以最高频率工作，需要对药剂进行稀释。阻垢剂/分散剂商品有浓缩液，也有固体粉末。稀释了的阻垢剂/分散剂在储槽中会被生物污染，污染的程度取决于室温和稀释的倍数。推荐稀释液的保留时间在7－10天左右。正常情况下，未经稀释的阻垢剂/分散剂不会受到生物污染。

下面的表-2给出一些药剂厂商提供的加阻垢剂后，RO浓水中难溶盐最大饱和度，以及海德能设计软件所采用的保守警戒值。这些数值基于浓水的情况，以正常未加药时的饱和度为100％计算。海德能一直推荐用户要向厂商确证其产品的实际效率。

选择阻垢剂/分散剂的另外一个主要问题是要保证与反渗透膜完全兼容。不兼容药剂会造成膜的不可逆损坏。海德能相信供应商会进行药剂的RO膜兼容性测试和效率测试。我们建议用户向阻垢剂和分散剂厂商咨询下列一些问题：

● 与相关RO膜的兼容性如何？

● 有没有成功运行1000小时以上的最终用户列表？

● 与反渗透进水中的任何成分（比如铁、重金属、阳离子聚电解质等）有没有不可逆反应？

● 推荐添加量和最大添加量是多少？

● 有没有特殊的排放问题？

● 是否适于饮用水应用（有必要时）？

● 该厂商还供应与阻垢剂相容的混凝剂、杀菌剂和清洗剂等其他反渗透药剂吗？

● 该厂商是否提供膜解剖或元件清洗一类的现场技术服务？

表-2 加阻垢剂后难溶盐最大饱和度

垢物或污染物
药剂厂商推荐值
海德能推荐的保守值

碳酸钙LSI 值
+ 2.9
+ 1.8

硫酸钙
400%
230%

硫酸锶
1,200%
800%

硫酸钡
8,000%
6,000%

氟化钙
12,000%
未给出

硅酸
300 ppm 或更高
100%

铁
5 ppm
未给出

铝
4 ppm
未给出

5.2软化预处理

原水中含有过量的结垢阳离子，如Ca2+、Ba2+和Sr2+等，需要进行软化预处理。软化处理的方法有石灰软化和树脂软化。

1石灰软化

在水中加入熟石灰即氢氧化钙可去除碳酸氢钙，反应式为：

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓＋2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→2CaCO3↓ ＋Mg(OH)2＋2H2O

非碳酸硬度可加入碳酸钠（纯碱）得到进一步降低：

CaCl2 + NaCO3→2NaCl + Ca(CO3)↓

石灰－纯碱软化处理还可降低二氧化硅的含量，在加入铝酸钠和三氯化铁时会形成碳酸钙以及硅酸、氧化铝和铁的复合物沉淀。通过加入多孔氧化镁和石灰的混合物，采用60－70℃热石灰脱硅酸工艺，能将硅酸浓度降低到1mg/L以下。

通过石灰软化也可显著去除钡、锶和有机物，但石灰软化处理的问题是需要使用反应器以便在高浓度下形成沉淀晶种，通常要采用上升流固体接触澄清器。过程出水还需要设置多介质过滤器，并在进入膜单元之前要调节pH。使用含铁混凝剂，无论是否同时使用聚合物絮凝剂（阴离子型和非离子型），均可提高石灰软化的固液分离效果。

只有大型苦咸水/废水系统（大于200m3/H）才会考虑选择石灰软化工艺。

2树脂软化

a．强酸型树脂软化

使用钠离子置换除去结垢型阳离子，如Ca2＋、Ba2＋、Sr2＋，树脂交换饱和后用盐水再生。钠离子软化法在常压锅炉水处理中广泛应用。这种处理方法的弊端是耗盐量高，增加了运行费用，另外还有废水排放问题。

b．弱酸型树脂脱碱度

主要在大型苦咸水处理系统中采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度，脱碱度处理是一种部分软化工艺，可以节约再生剂。通过弱酸性树脂处理，用氢离子交换除去与碳酸氢根相同当量（暂时硬度）的Ca2+、Ba2+和Sr2+等，这样原水的pH值会降低到4-5。由于树脂的酸性基团为羧基，当pH达到4.2时，羧基不再解离，离子交换过程也就停止了。因此，仅能实现部分软化，即与碳酸氢根相结合的结垢阳离子可以被除去。因此这一过程对于碳酸氢根含量高的水源较为理想，碳酸氢根也可转化为CO2。

HCO3-+H+=H2O+CO2

一般不希望水中有二氧化碳，必要时要对原水或产水进行脱气，在有生物污染可能时（地表水，高TOC或高菌落总数），对产水脱气更为合适。在膜系统中高CO2浓度可以抑制细菌的生长。当希望系统运行在较高的脱盐率时，采用原水脱气较为合适，脱除CO2将会引起pH的增高，进水pH＞6时，膜系统的脱除率比进水pH＜5时要高。

● 再生所需要的酸量不大于105％的理论耗酸量，这样会降低操作费用和对环境的影响；

● 通过脱除碳酸氢根，降低了水中的TDS，这样产水TDS也较低；

弱酸型树脂处理的缺点是：

● 残余硬度

如果需要完全软化，可以增设强酸阳树脂的交换过程，甚至放置在弱酸树脂同一交换柱中，这样再生剂的耗量仍比单独使用强酸树脂时低，但是初期投入较高，这一组合仅当系统容量很大时才有意义。

另一种克服这一缺点的方法是在脱碱度的水中加阻垢剂，虽然迄今为止，人们单独使用弱酸树脂脱碱时，还未出现过结垢问题，但是我们仍极力建议你计算残留难溶盐的溶解度，并采取相应的措施。

● 处理过程中水会发生pH变化

因树脂的饱和程度在运行时发生变化，经弱酸脱碱处理的出水其pH值将在3.5-6.5范围内变化，这种周期性的pH变化，使工厂脱盐率的控制变的很困难。当pH＜4.2时，无机酸将透过膜，可能会增加产水的TDS，因此，我们推荐用户增加一个并联弱酸软化器，控制在不同时间进行再生，以便均匀弱酸处理出水pH,其它防止极低pH值出水的方法是脱除CO2或通过投加NaOH调节弱酸软化后出水的pH值。

5.3去除胶体和颗粒物

1介质过滤

从水中去除悬浮固体普遍的方法是多介质过滤。多介质过滤器以成层状的无烟煤、石英砂、细碎的石榴石或其他材料为床层。床的顶层由质轻和质粗品级的材料组成，而最重和最细品级的材料放在床的底部。其原理为按深度过滤——水中较大的顾粒在顶层被除去，较小的颗粒在过滤器介质的较深处被除去。

在单一介质过滤器中，最细的颗粒材料反洗至床的顶部。大多数过滤发生在床顶部5cm区域内，其余作为支撑介质。有一泥浆层形成。虽然单一介质过滤器的滤速限制为81.5—163L／(min.m2)过滤面积，多介质过滤器的水力过程流速可高达815L/(min.m2)，但因高水质的要求，通常在RO预处理中流速限制在306L／(min.m2)。

由于胶体悬浮物既很细小又由于介质电荷之间的排斥，所以单独过滤不起作用。在这些情况下，在过滤前必须加絮凝剂或絮凝化学药品。常用的絮凝剂有三氯化铁、矾和阳离子聚合物。因为阳离子聚合物在低剂量下就有效果，且不明显地增加过滤器介质的固体负荷，所以最常用。另一方面，如果阳离子聚合物进入现在采用的某些最通用的膜上，则它们却是非常强的污染物。很少量的阳离子聚合物就能堵塞这些膜，且往往难以去除。务须谨记当用阳离子聚合物作为过滤助剂时，必须小心使用。

2除铁、锰——氧化过滤

通常含盐量为苦咸水范围的某些井水呈还原态，典型特点是含有二价的铁和锰，有时还会存在硫化氢和氨。如果对这类水源进行氯化处理，或当水中含氧量超过5mg/L时，Fe2+将转化为Fe3+形成难溶解性的胶体氢氧化物颗粒。铁和锰的氧化反应如下：

4Fe（HCO3）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3+8CO2

4Mn（HCO3）2+O2+2H2O→4Mn（OH）3+8CO2

由于铁的氧化在很低的pH值时就会发生，因而出现铁污染的情况要比锰污染的情况要多，即使SDI小于5，RO进水的铁含量低于0.1mg/L，仍会产生铁污染的问题。碱度低的进水铁离子含量要高，这是因为FeCO3的溶解度会限制Fe2+的浓度。

处理这类水源的一种方法时防止整个RO过程中与空气和任何氧化剂如氯的接触。低pH值有利于延缓Fe2+的氧化，当pH＜6，氧含量＜0.5mg/L时，最大允许Fe2+浓度4mg/L,另一种是用空气、Cl2或KMnO4氧化铁和锰，将所形成的氧化物通过介质过滤器除去，但需要主要的是，由硫化氢氧化形成的胶体硫可能难以由过滤器除去，在介质过滤器内添加氧化剂通过电子转移氧化Fe2+，即可一步同时完成氧化和过滤。

海绿石就是这样一种粒状过滤介质，当其氧化能力耗尽时，它可通过KMnO4的氧化来再生，再生后必须将残留的KMnO4完全冲洗掉，以防止对膜的破坏。当原水中含Fe2+的量小于2mg/L时，可以采用这一处理方法，如原水中含更高的Fe2+的量小于2mg/L时，可以采用这一处理方法，如原水中含更高的Fe2+时，可在过滤器进水前连续投加KMnO4,但是在这种情况下，必须采取措施例如安装活性炭滤器以保证没有高锰酸钾进入膜元件内。

Birm过滤也可以有效地用于从RO/NF进水中去除Fe2+，Birm是一种硅酸铝基体上涂有二氧化锰形成沉淀，并且通过滤器反洗可将这些沉淀冲出滤器。由于该过程pH将升高，可能会发生LSI值变化，因而要预防滤器和RO/NF系统内出现CaCO3沉淀。

3 微絮凝

如果过滤前对原水中的胶体进行絮凝或混凝处理，可以大幅度地提高介质过滤器效率，使出水的SDI降低到5左右。硫酸铁和三氯化铁可以用于对胶体表面的负电荷进行失稳处理，将胶体捕捉到新生态的氢氧化铁微小絮状物上，使用含铝絮凝剂其原理相似，但因其可能有残留铝离子污染问题，并不推荐使用，除非使用高分子聚合铝。迅速的分散和混合絮凝剂十分重要，建议采用静态混合器或将注入点设在增压泵的吸入段，通常最佳加药量为10－30mg/L，但应针对具体的项目确定加药量。

为了提高混凝剂絮体的强度进而改进它们的过滤性能，或促进胶体颗粒间的架桥，絮凝剂与混凝剂一起或单独使用，絮凝剂为可溶性的高分子有机化合物，如线性的聚丙烯酰胺，通过不同的活性功能团，它们可能表现为阳离子性、阴离子性或中性非离子性。混凝剂和絮凝剂可能直接或间接地影响RO膜，间接的影响如它们的反应产物形成沉淀并覆盖在膜面上，例如当过滤器发生沟流而使混凝剂絮体穿过滤器并发生沉淀；当使用铁或铝混凝剂，但没有立即降低pH值时，在RO阶段或因进水浓缩诱发过饱和现象，就会出现沉淀，还有在多介质滤器后加入化合物也会产生沉淀反应，最常见的是投加阻垢剂，几乎所有的阻垢剂都是荷负电的，将会与水中阳离子性的絮凝剂或助凝剂反应而污染RO膜。

当添加的聚合物本身影响膜导致通量的下降，这属于直接影响。为了消除RO/NF膜直接和间接的影响，阴离子和非离子的絮凝剂比阳离子的絮凝剂合适，同时还须避免过量添加。

4微滤/超滤

采用超滤/微滤预处理工艺的反渗透/纳滤系统叫做集成膜系统（IMS）。与采用传统预处理工艺的反渗透系统相比，IMS设计具有一些明显的优势。

● MF/UF透过液水质更好。SDI和浊度更低，明显降低了对反渗透的胶体和有机物、微生物污染负荷。

● 由于膜在这里是污染物的绝对屏障，MF/UF滤液的高质量可以保持稳定。即便是地表水和废水等水质波动异常频繁的水源，这种稳定性也不会改变。

● 由于胶体污染减少，反渗透系统的清洗频率明显降低。

● 与一些传统过滤工艺相比，MF/UF系统操作更容易，耗时更少。

● 与采用大量化学品的传统工艺相比，MF/UF浓缩废液的处置比较容易。

④ 模具设计。螺杆式注塑机注射装置主要由哪些组成

目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。
注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。
螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。
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⑤ 刷新纪录！中国新一代“人造太阳”科研再获新进展，此次有何新突破

迄今取得的实验结果是里程碑，标志着中国研制的国际先进的中性束注入加热系统基本克服了重大技术难题。

为中性束注入系统2013年投入EAST物理实验奠定了坚实的基础，EAST超导托卡马克作为国际重要的长脉冲核聚变实验平台，在高限制放电时间上实现了100秒的突破，为中国下一代核聚变装置的建设和国际核聚变清洁能源的开发利用奠定了坚实的技术基础，太阳的光和热来自氢的两个兄弟——氘和氚同位素——在汇聚成氦原子的过程中释放的能量，人造太阳是模仿的过程。

中国二回路M装置的建设和运行，标志着我国核心级等离子体物理及相关技术已达到国际先进水平，为我国自主建设核聚变反应堆提供了重要的技术支持。同时，它也为我们进一步参与国际热核聚变实验反应堆项目创造了条件。

⑥ 国家同步辐射实验室的工程进展

20世纪70年代末，中国科学技术大学在国内率先提出建设电子同步辐射加速器。1977年同步辐射装置迹尘的建造列入全国科学技术发展规划。1978年春中科院决定成立以中国科学技术大学为主的同步辐射加速器筹备组，并于当年三月在合肥召开了第一次筹备工作会议，讨论了我国建造电子同步辐射加速器的初步方案，象征着我国同步辐射事业的正式启动。
在随后几年的预研制过程中，工程人员制成了一段30MeV的电子直线加速器、一块弯转磁铁、一块四极磁铁及一个储存环的超高真空系统，以及物理设计，取得了良好的结果和第一手的经验，为后面的工程打下了坚实的基础。
1981年10月，中科院在合肥召开了“合肥同步辐射装置预研制及物理设计审定会”，会议认为合肥同步辐射装置已基本进入工程的条件。
1983年，国家计委以计科1983年470号文《关于建设国家同步辐射实验室的复函》批准了在中国科学技术大学筹备国家同步辐射实验室，国家同步辐射实验室正式立项。这是含州吵国家计委批准建设的中国第一个国家级实验室。
1984年，国家计委以计科（外）1984年2033号文《关于合肥同步辐射实验室扩初设计的批复》批准了该工程的主体工程建设规模为建造一台能量为8亿电子伏的同步辐射光源及相应的实验设施，总投资5990万元（含350万美元），并列入按合理工期组织施工的国家重点项目。
国家计委批准的国家同步辐射实验室扩初设计中确定了电子储存环的能量为800MeV、平均流强为100～300mA，用一台能量为200MeV、脉冲流强为50mA的电子直线加速器作为注入器。并明确与加速器建设的同时，建造5条光束线及5个实验站，它们分别是：光电子能谱光束线实验站、分时光谱光束线实验站、软X射线显微术光束线实验站、X射线光刻光束线实验站。
1988年，国家同步辐射实验室的土建工程基本完工。
1989年3月加速器的所有部件都已安装就位并经过局部和分系统的调试，同年4月开始联调，25日开始注入储存环，仅经过23小时便得到第一个储存束流。
1989年光束线实验站开始安装，1991年8月完成所有光束线实验站的安装调试工作，同年9月开始用同步光进行调试，并开展实验研究工作。
1991年12月22日至23日，由国家科委组织，王淦昌任主任的鉴定委员会对合肥同步辐射加速器及光束线实验站进行技术鉴定。鉴定委员会认为由我国自行设计、研制建成的合肥同步辐射加速器的主要性能指标已达到国际上同类加速器的先进水平，已建成的五条同步辐射光束线和五个实验站的主要性能指标已基本达到国际水平。
1991年12月26日，国家同步辐射实验室工程顺利通过了国家计委组织的国家验收。国家验收委员会高度评价国家同步辐射实验室工程的建设者们圆满地完成了工程建设任务。
1993年4月，NSRL正式对国内外开放，建有6条光束线和6个实验站，可广泛用于开展物理、化学、材料科学、生命科学、信息科学、力学、地学、医学、药学、农学、环境保护、计量科学、X射线光刻和超微细加工等基础研究和应用研究。
1994年2月，由钱临照、唐孝威两位院士发起，王淦昌、谢希德、谢家麟、冯端、卢嘉锡等34位院士联合向有关部门提出《关于集中力量全面建设、充分利用合肥国家同步辐射光源的建议》，中国科技大学也正式向国家有关部门提出建造国家同步辐射实验室二期工程（简称二期工程）的申请。
1996年，国家科技领导小组批准二期工程作为“九五”的首批国家重大科学工程项目之一启动。国家计委分别以计科技1997年557号文和1503号文对二期工程项目建议书和可行性研究报告批复中国科学院，同意以中国科技大学为依托建设“国家同步辐射实验室二期工程”国家重大科学工程项目，总投资11,800万元人民币。
1997年4月8日，国家计委批复了NSRLII项目建议书（计科技（1997）557号文）。
1997年8月29日，国家计委批复了可行性研究报告（计科技（1997）1503号文）。
1998年7月8日，国家计委批复了初步设计报告（计投资（1998）1301号文）。
1999年4月15日，国家发展计划委谈侍员会以计投资1999年416号文《国家计委关于国家同步辐射实验室二期工程开工建设的批复》同意二期工程开工建设。 二期工程的技术目标是：在充分保证机器主体长期、可靠、稳定运行，大幅度提高光源积分流强、亮度和稳定性的基础上，新建1台波荡器插入元件，增建8条新光束线和相应8个实验站。竣工后，合肥光源的潜力得到更充分的发挥，将作为性能优秀、稳定可靠、部分指标相当先进的中低能区同步辐射光源，长期处于国际上同类装置的一流水平。
1999年，NSRLII完成了水冷系统冷却塔的更新改造，空调系统热交换器等附属设备投入运行，辐射场监测系统通过调试开始试运行。加速器各子系统改造的主要元件及样机研制与测试多已顺利完成并通过了验收。注入系统完成了冲击磁铁磁块分组测试、脉冲电源组装、陶瓷真空盒部分测试。储存环真空系统、电源系统的环主电源、控制系统的相关控制软件、高频系统的新高频机、束测系统的部分组件、波荡器单磁块测量系统等改造或研制均已完成。
1999年12月12日，来自中科院高能所、物理所、电工所、上海同步辐射装置、清华大学、复旦大学的9位教授、研究员组成的专家组，对6万高斯超导扭摆磁铁及XAFS光束线、站进行了技术鉴定。会议听取了研制报告、测试结果报告，审阅了全部资料，并进行了现场考察。专家组认为：6万高斯超导扭摆磁铁是一项技术复杂的项目，在我国是首次研制，其综合性能在国际同能区的装置中已居领先地位。该扭摆磁铁安装调试成功，使工作能区扩展到硬X射线领域，具有重要的科学意义。XAFS线、站的主要性能均达到设计指标，光束线的分辨率和光斑的稳定性达到国际上同类装置的水平，提供用户使用后获得了良好的实验结果。
1999年12月19日，NSRL第二届用户委员会第一次会议在合肥召开。会上宣读了经中科院批准的新一届用户委员会名单，简要介绍了二期工程的进展情况、实验室现状和下年度用光计划。委员们肯定了NSRL为用户做的工作，针对用户管理方面存在的一些问题，提出了可行的建议。
2000年，3月20日打开储存环真空，开始安装与之相连的大部分设备和所有光束线的前端，4月中旬封闭。光束线前端于5月安装到位。储存环真空恢复顺利，各前端的真空性能均达到指标要求，通过了工程内部验收。新建的LIGA光束线安装就位，通过了离线调试验收。
2001年，运行质量比改造前大幅度的提高。环的主磁铁电源、注入系统电源等新设备的故障率很低，真空系统改造、新光束线前端等通过了运行的考验。5月超导Wiggler投入运行，为NSRLII的两条用X射线的光束线对光，LIGA站进行了首次调试和试运行，获得了深达1毫米的深度光刻制品（右图）。下半年，高频腔完成机械加工；注入系统长直线段的冲击磁铁已制成；波荡器加工已完成，磁场测量与调整的初步结果令人满意。大部分电源已验收，控制系统的改造与之配合进行。光束线站的非标加工基本完成。除已就位的LIGA线外，其他七条光束线的机械测量(粗)、真空调试、安装就位等工作正全面展开。八个实验站中的四个的主体设备已经初步安装到位。其他各站也进展顺利，重要的非标部件的加工基本完成。公用设施改造的大部分已完成并投入使用。
2002年5月，NSRLII储存环束流闭轨校正系统投入运行并取得良好效果。其三个主要组成部分：束流闭轨位置测量系统、校正铁系统和相关的控制系统功能正常。该系统能很好地满足机器运行和研究的需要。
2002年7月15日，长约2.7米的波荡器UD-1通过专家测试。来自中科院高能物理所、中科院上海原子核所和中国科技大学等单位的专家对NSRLII新建波荡器UD-1的磁场性能指标进行了测试。现场测试结果与原测数据一致，重复性很好。UD-1是中国大陆建成的第一台储存环中以产生高亮度同步辐射的波荡器。其磁间隙变化范围大，测量长度长，磁测指标多、数据多，调试测量的工作量和难度都很大。测试组认为，UD-1调试测量数据完整，性能优良，各项指标均已达到设计要求，主要指标优于设计要求。
2002年，环高频系统10月完成安装，真空系统改造基本完成，工程进入联合调试、试运行阶段。X射线衍射与散射线站通过了专家测试开始试运行。表面物理、光谱辐射标准和计量、原子分子物理等线的光学元件完成安装，开始光路的初步调试。
2003年1月16日，NSRLII光声、光热实验站设计方案调整专家审定会在合肥举行。专家组由南京大学声学研究所张淑仪院士（组长）、复旦大学同步辐射研究中心的张新夷教授、复旦大学生命科学学院的季朝能副教授、中科院基础局的陈勋远研究员和中国科技大学物理系的方容川、施朝淑教授、化学系的苏庆德教授以及生命科学学院吴季辉教授组成。专家们听取了该实验站方案调整内容以及调研结果。专家组认为：NSRLII建设方案已充分考虑了满足真空紫外圆二色光谱实验站的要求，在工程进行中尽快调整方案是必要的，也是合理的，应集中力量建立真空紫外圆二色光谱及光声光谱实验研究方法，并建议光热偏转光谱可不作为二期工程验收内容，条件成熟时再开展这方面工作。
2003年3月13日，NSRLII新注入系统通过束流调试。3月4日打开环真空更换陶瓷真空室组件，3月13日开始带束联调并成功储存束流。四块冲击磁铁能实现良好匹配，励磁电流可加足设计值，最高积累束流流强曾达210mA。注入系统改造是NSRLII的关键子项目之一，也是难点之一。在2002年10月的调试中，束流极难储存。经过多方试验、观察测量和分析，并与高能所、上海核所、日本KEK的专家讨论，判断是陶瓷真空室金属镀膜偏厚，造成磁场时间滞后不均，并制定了改进关键工艺、严格控制质量、加强半成品检测、抓紧进度等措施。由于判断准确，措施得当。陶瓷真空室组件的加工仅用两个多月就顺利完成。各项技术指标皆符合物理设计要求。
2004年3月14-16日，NSRLII通过了中科院组织的加速器及光束线专家测试会。测试组由来自上海应用物理所、北京高能物理所、兰州近代物理所的10位专家组成，陈森玉院士担任组长，赵振堂、夏佳文、夏绍建研究员担任副组长。测试期间，测试组专家审定了工程指挥部提交申请报告，确定了总体工艺综合测试指标和参数，分成8个小组对加速器改造项目和光束线部分的12个子项工艺的测试方法、测试手段和自测结果进行了审定，并对他们的主要性能指标进行了复测。测试组专家认为：NSRLII已测的加速器改造项目通用运行模式满足同步辐射用户的基本需求，可投入运行。12条光束线和实验站可提供同步辐射用户使用。
2004年5月27-28日，中科院基础局组织专家组对NSRLII进行了院级工艺鉴定。鉴定组由魏宝文院士担任组长，陈森玉院士、陆坤权研究员担任副组长的11位专家组成。专家们听取了工程建设报告和分管加速器改造、光束线建设、实验站建设报告；听取了陈森玉院士宣读的工艺测试报告；查阅了工程指挥部提供的专家测试组测试结果；并现场观察了装置运行情况。鉴定组确认了专家测试组提交的测试结果，积极评价NSRLII取得的成绩。改造后的装置技术水平提高到新的高度，运行流强300毫安，束流平均寿命大于8小时；超导扭摆磁铁(Wiggler)运行时，全部14条光束线可同时引出同步辐射光。所有新建实验站皆已基本具备向用户开放的条件，满足大多数同步辐射用户的基本需求，建议在国家验收后将尽快投入运行。
2004年12月14日，NSRLII正式通过了由国家发展和改革委员会委托中科院主持的国家验收。验收委员会听取了工程建设报告、专家测试报告、工艺鉴定报告和预验收意见，查验了工程现场，查阅了文件、档案资料。经过认真、仔细的审查，验收委员会认为：国家同步辐射实验室通过二期工程建设，提高了装置技术水平，扩大了实验应用领域，基本完成了国家发展和改革委员会(原国家计委)批准的建设目标，同意NSRLII通过国家验收。
2005年5月12日，NSRLII齐飞研究组与美国、德国的科学家合作，首次在实验中发现了一系列的碳氢化合物氧化过程的重要中间体－烯醇，其研究成果以Science Express形式发表在5月12日出版的国际权威的学术刊物《科学》杂志上。国外的一些媒体在第一时间作了相关报道。《科学》杂志审稿人认为这是一项非常有意义而且很有趣的工作。这一研究工作由美国、中国、德国五个研究小组共同参与，中国科学技术大学国家同步辐射实验室作为第三参与单位。实验工作在美国劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源和NSRLII完成。
2005年8月4-7日，NSRLII2005年度用户年会在安徽天柱山召开。来自国内外高等院校、科研机构和企业共计45家单位的136位代表参加了会议。会议听取了工程竣工验收后的整体工作、运行和开放情况的报告。美国斯坦福大学沈志勋教授、日本广岛大学乔山教授、加拿大同步辐射装置T.K.sham教授，以及中科院大连化物所包信和所长、中科院生物物理所所长饶子和院士、中科院物理研究所周兴江研究员、中科院北京高能所胡天斗研究员、中科院上海应物所何建华研究员应邀做了精彩报告，分别介绍了各自的科研成果及相关领域研究的最新进展。各实验站工作人员与用户进行了交流、讨论，听取了各线、站用户对用光机时申请、课题发展方向和实验技术方法等方面的意见和建议。会议期间，选出了新一届用户专家委员会，成员由来自13个科研机构的29人组成。委员会主任杨学明（中科院大连化物所）、副主任吴自玉（中科院高能所）、周兴江（中科院物理研究所）、封东来（复旦大学），秘书长高琛。
2005年11月19-20日，NSRLII在合肥举行了发展方向国际研讨会，探讨NSRLII在真空紫外、软X射线和红外领域所面临的重大科学问题、所具备的优势和发展战略等问题。来自法国SOLEIL同步辐射实验室、日本分子科学研究所、日本广岛大学、美国加利福尼亚大学、中科院物理研究所、中科院大连化学物理研究所、中科院上海技术物理研究所、中科院武汉物理与数学研究所、中科院化学所、清华大学、复旦大学、吉林大学、中国科学技术大学等国内外13个高校、研究所的19位知名专家学者参加了会议。会议听取了相关领域专家对各自学科前沿重大科学问题的分析和利用NSRLII解决其科学问题的设想，重点是真空紫外光化学光物理过程、强关联体系的软X射线共振散射和生命或材料科学中的红外光谱显微。专家认为，NSRLII已初步具备了开展这些前沿研究的基本条件，通过与用户的紧密合作，有针对性地重组、改进和完善现有的实验条件、实验技术和方法即可开展这些重要的工作，为我国的基础研究提供一个高水平的研究平台。专家建议优先考虑建立一个软X射线波段的波荡器（unlator），补充真空紫外光束线实验站的条件。
2005年12月14日，利用X射线散斑法研究弛豫铁电体PMN-PT的极化团簇结构取得进展。中科院上海应用物理所邰仁忠课题组与NSRLII科研人员合作，利用NSRLII高亮度X射线光源在X射线衍射与散射实验站上用散斑技术观察到PMN-PT铁电单晶中纳米极化团簇随温度和外电场的变化情况。驰豫铁电体是应用很广泛的一类功能材料，这类材料优异的机电性能一直被认为源于PbTiO3母体中掺杂阳离子所形成的电极化团簇。然而，人们对极化团簇的理解基本上来自理论计算或一些间接的实验结果，尚无电极化团簇的直接实验证据。
2005年12月21-23日，NSRLII通过了中科院组织的现场评估。由中科院高能物理所、兰州近代物理所、上海应用物理所和中科院物理所相关专家组成的专家组对NSRLII改造完成后一年来的运行情况进行了现场评估，专家组组长由陈森玉院士担任。专家组听取了工作汇报，分为加速器、光束线站及用户开放两个小组进行现场考察，并调阅运行记录、进行现场测试，对运行及管理工作进行了深入的了解，对NSRLII的整体运行、开放、用户管理、人才培养及取得的科研成果予以充分肯定。专家组认为：“经二期工程改造后，合肥光源的运行水平得到了较大和明显的提高。除发射度和轨道稳定性外，性能（流强和寿命）接近世界同类光源SRC，CAMD水平”。但由于不具备相应的测试手段，个别敏感出光口是否达到垂直位置漂移30微米稳定性难以定量测量。建议今后应注重改善轨道的稳定性；提高年供光时间（年积分流强）和降低自然发射度，以满足用户需求，并真正达到世界先进水平。专家组给出了《加速器部分现场检查意见》和《光束线站现场检查意见》两个分组报告及《现场检查的了解和建议》总体报告。
2006年3月29日，中科院微电子所在NSRLII光刻站上利用X射线光刻技术成功研制出最外环宽度为150nm的高线密度钛特征线微聚焦波带片，并实现了波带片图形特征尺寸的精确控制，其高宽比达到6.7:1。在X射线波段，各种材料的折射率都近似等于1，无法构造出类似于可见光波段的“透镜”，只能采用波带片来实现对X射线的聚焦。为了满足X射线光学的需求，微聚焦波带片的最外环必须是大高宽比的深亚微米、纳米圆环，因此这种波带片的制作难度非常大。该研究结果充分证明了在国家同步辐射实验室光刻站上进行大高宽比深亚微米、纳米X射线光刻的可行性。
2006年5月29日，NSRLII的软X射线磁性圆二色（XMCD）实验站通过加偏置电压消除外磁场的影响，成功实现了外磁场下MCD的测量。磁性的起源一直是自旋电子学器件应用的关键。传统磁滞测量无法给出各个元素对磁性的贡献，只能得到总效应。利用同步辐射XMCD技术可以将X射线能量精确定位在某个元素的共振吸收处，选择性地研究该元素对磁性的贡献，这对理解复杂材料体系磁性的起源意义重大。由于外磁场对样品出射电子干扰较大，大部分基于同步辐射软X射线磁性圆二色（XMCD）的实验站均无法在加磁场下进行MCD测量。
2006年8月10-15日，NSRLII第一届运行年会在安徽屯溪召开。来自海峡两岸科研院所共计6家单位的56位代表参加了会议。会议听取了NSRLII改造运行、NSRL05-06同步辐射应用研究进展的报告。特邀高能所陈延伟研究员、上海应用物理所阎和平研究员、兰州近物所夏佳文研究员和台湾新竹光源许国栋博士分别介绍了各自大科学装置的运行情况和最新进展。
2006年8月16-20日，NSRLII2006年度用户年会在安徽黄山召开。来自国内外高等院校、科研院所共计38家单位的105位代表，以及中科院基础和国家自然基金委等有关领导参加了会议。会议向与会代表汇报了NSRLII近期发展规划、机器运行汇报和用户开放的情况。会议邀请日本Hiroyuki Oyanagi教授、加拿大Peiqiang Yu教授、台湾杨耀文和李裕新教授、物理所麦振洪和李晨曦教授、复旦大学封东来教授、高能所吴自玉教授、浙江大学李宏年教授做了精彩报告，介绍了各自的科研成果及相关领域研究的最新进展。其中近半报告是近一年来利用NSRLII取得的较有影响的研究成果。会议期间，用户专家委员会讨论和审批了一批NSRL用户课题，评议了实验室开放运行工作、对实验室的发展提出了建议和意见。会议期间还召开了真空紫外研讨会，对国家同步辐射实验室的发展方向、近期目标和重点解决的问题等进行了研究和探讨。
2007年4月5日，NSRLII新建Unlator真空紫外光束线及实验站建设成功。该束线利用波荡器产生的真空紫外辐射，光子能量范围7.5-18.0 eV，平均光子强度1x1013光子/秒，能量分辨E/DE约1000。该波段高次谐波严重，抑制非常困难，是世界上真空紫外光束线研究的重点。新束线采用三级差分的气体滤波器，成功抑制了高次谐波，抑制效率99.99%，达到了世界先进水平。研究人员已在新建实验站上，利用红外激光解析结合同步辐射单光子电离技术研究了生物小分子、有机分子、药物分子等，取得了一些实验结果。
2007年7月22日-25日，NSRLII2007年度用户年会在大连化学物理研究所召开。来自国内外高等院校、科研院所共计26家单位的105位代表参加了此次会议。会议对了解国际同步辐射应用研究领域最新进展、促进国内外同行交流合作、了解用户需求起到了积极的促进作用。
2007年7月24日，NSRLII发展规划研讨会在大连召开。中国科学技术大学党委书记郭传杰，中科院计划局、基础局有关领导，中国科学技术大学有关领导，实验室用户专家委员会委员和部分用户代表，以及实验室主任伍灼耀、执行主任盛六四、副主任高琛和实验部主要学术骨干、线站负责人参加了研讨会。会议听取了实验室发展规划报告，从实验室的定位和发展目标、历史和现况、国内外发展趋势、重点研究领域、光源建设和需要的保障措施等七个方面阐述了实验室在前期调研、筹划和研讨的基础上初步形成的发展规划设想。与会代表展开了热烈的讨论，从NSRL的特色出发，面向国家战略发展和国际前沿科学的需求，强调有所为和有所不为的原则，提出了认真总结现存问题、调整重点研究领域布局、尽可能提高现有装置的水平等很多有益意见和建议。
2007年8月12日-17日，NSRLII运行年会在山东日照召开，会议总结了一年来了机器运行和开放情况，与北京高能所、兰州近物所、上海应物所等兄弟单位的特邀代表进行了学术交流和研讨，与会代表对进一步提高合肥光源的运行质量提出了很多有益的建议。
2007年11月，NSRLII在教育部“985”二期工程支持下新建的X射线成像实验站完成了安装调试，空间分辨率达到50纳米，其分辨能力达到国际先进水平。实验站具有吸收衬度、相位衬度成像和三维成像等功能，可用于表征纳米/亚微米材料，观察细胞和组织的内部结构和形貌变化，在细胞、植物和污染物的内部进行元素定位等，为纳米材料、环境科学和生物医学等提供了一种先进的实验手段。
2008年1月，担任合肥同步辐射国家实验室用户专家委员会主任的中科院大连化物所杨学明研究组的成果“发现玻恩―奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效”入选2007年中国十大科技进展。该项研究成果中的部分重要数据在合肥同步辐射国家实验室原子与分子物理实验站上获得。
2008年3月，NSRLII齐飞教授领导的研究组利用低温等离子体放电技术完成了对星际等离子体环境的模拟，并在醇类物质的等离子体放电过程中探测到一系列的烯醇类物质，揭示了烯醇类物质作为一类重要星际物质的可能性。实验结果发表在天文学科顶级期刊《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal 676,416(2008))上。4月，该课题组又有三篇论文正式被《国际燃烧会议论文集》(Proceedings of the Combustion Institute)接收，并将于2008年8月初在加拿大蒙特利尔召开的第三十二届国际燃烧会议（目前燃烧学界档次最高的国际性会议）上进行宣读。入选的三篇论文分别对乙炔、乙基苯和硝基甲烷的低压预混层流火焰进行了深入的研究。《国际燃烧会议论文集》汇集本学科两年来的前沿成果，是燃烧研究领域最著名的杂志之一。这三篇论文的入选是继2005年关于火焰中烯醇探测的文章在Science上发表后，该课题组在燃烧研究领域取得的又一重要进展。
2008年6月，合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部俞书宏教授、NSRLII田扬超研究员及其合作者利用NSRLII的X射线纳米三维成像技术，成功地在室温、空气环境下对运用化学法制造的‘几何明星’凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶进行了三维成像，直观地揭示了该凹陷Escher型微晶由四个相同的六角形的板通过相互交叉构筑成具有14个腔洞（其中包括6个正方形和8个三角形）的结构。与传统的形态和结构分析技术如透视电子显微镜和扫描电子显微镜相比，X射线纳米三维成像技术具有更直观解析复杂形态纳米结构的优点。相关论文发表在《应用物理快报》（Appl. Phys. Lett. 92, 233104(2008)）上，并被《自然·中国》(Nature China )选为来自中国大陆和香港的突出科学研究成果，在2008年6月的‘Research Highlights’（研究亮点）栏目中以“Nanotomography: Crystal clear”为题并附图介绍了该工作。
2008年9月，合肥国家同步辐射实验室的用户—中科大化学系环境工程实验室俞汉青教授研究小组，利用同步辐射微细加工技术首次制备了一种新型微电极。该课题组利用这个微电极成功测定了好氧硝化颗粒中溶解氧的微区分布，并进行了定量分析，对于其中生化反应机理进行了探讨。实验结果对于微生物颗粒的培养与废水处理具有一定的指导意义。该研究结果已有2篇论文发表在环境学科顶级期刊《环境科学与技术》Environmental Science & Technology 上(41,5447(2007)和42,4467(2008))，还有1篇论文已被该刊物接受。

⑦ 中国人造太阳

“人造太阳”只是对“受控核聚变装置”的形象的说法，并不是造出一个挂在天上发光发热的球体。

中国的人造太阳也叫“东方超环”，是全超导托卡马克核聚变试验装置，被称为“人造太阳”。该装置由中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主研制，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，也是中国第四代核聚变实验装置。

这个装置的目标是，让海水中大量存在的氘和氚在高温高密度条件下，像太阳一样发生核聚变，为人类提供源源不断的清洁能源。这被视为进入第四次工业革命的最强大的基石之一。

科学家测算，1升海水含有0.03克氘，产生的聚变能源相当于300升汽油。海水中共有超过45万亿吨氘，释放的能量够人类使用上亿年。更重要的是，核聚变反应的产物是氦元素和中子，不产生任何有害物质，堪称完全清洁的能源。但“人造太阳”至少满足“极高的温度”与“充分的约束（在太阳上是靠引力约束的，地球上缺少这种条件）”两个苛刻条件，才能实现核聚变反应永续进行，并为人所用。

2017年7月，“东方超环”在世界上首次实现5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行，实现了从60秒到百秒量级的跨越，创造了核聚变的世界纪录。

2018年11月，“东方超环”首次实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦。在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，等离子体中心电力温度首次实现1亿摄氏度运行近10秒，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件。

中国的托卡马克核聚变试验装置

⑧ 人造太阳有什么最新进展

截止2020年7月28日，国际热核聚变实验堆（ITER）计划重大工程安装启动仪式在法国该组织总部举行。

“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，建造约需10年，耗资50亿美元（1998年值）。

2006年5月，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。

(8)SESRI装置的注入系统设计扩展阅读

一直以来，中核集团高度重视“人造太阳”核心部件安装工作，多次对项目进展相关工作进行部署，对ITER组织疫情防控工作表示关切，并对ITER组织捐赠防疫物品。在开工仪式现场，中核集团联合体全体建设者表示，中核集团将勇于担当，发挥科研创新和工程建设等优势，与国际同行齐心协力，有信心保质保量完成任务，为“人造太阳”顺利推进贡献中国智慧和中国力量。

2019年9月，中核集团中国核电工程有限公司牵头的中法联合体正式与ITER组织签订了TAC-1安装合同。TAC-1安装标段工程是ITER托卡马克装置最重要的核心设备安装工程，其重要性相当于核电站的反应堆、人体的心脏。

⑨ 脱硝系统中氨气的温度低对反应有影响吗

没啥影响的。氨气的量占比很小，温度高低对脱硝系统温度影响微乎其微

1. 脱硝工艺的简介
有关NOX的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手，限燃烧前、燃烧中和燃烧后。当前，燃烧前脱硝的研究很少，几乎所有的脱硝都集中在燃烧中和燃烧后的NOX的控制。所以在国际上把燃烧中NOX的所有控制措施统称为一次措施，把燃烧后的NOX控制措施统称为二次措施，又称为烟气脱硝技术。
目前普遍采用的燃烧中NOX控制技术即为低NOX燃烧技术，主要有低NOX燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。
应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术（Selective Catalytic Rection，简称SCR）、选择性非催化还原技术（Selective Non-Catalytic Rection，简称SNCR）以及SNCR/SCR混合烟气脱硝技术。
2 .SCR烟气脱硝技术
近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)发展较快,在欧洲和日本得到了广泛的应用,目前催化还原烟气脱硝技术是应用***多的技术。
1）SCR脱硝反应
目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此两种法都是利用氨对NOX的还原功能，在催化剂的作用下将NOX(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水。还原剂为NH3，其不同点则是在尿素法SCR中，先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器，它转换的方法为将尿素注入一分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合时间，驻留时间及温度，由此室分解出来之氨基产物即成为SCR的还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有热解法和水解法，主要化学反应方程式为：
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整个工艺的设计中，通常是先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混合，***后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。典型的SCR反应原理示意图如下：

在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原：
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行，因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。
在锅炉的烟气中，NO2一般约占总的NOX浓度的5%，NO2参与的反应如下：
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。
在绝大多数锅炉烟气中，NO2仅占NOX总量的一小部分，因此NO2的影响并不显著。
SCR系统NOX脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸量很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维持需要的NOX脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。当不型枝宴能保证预先设定的脱硝效率和（或）氨逃逸量的性能标准时，就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命。
2）SCR系统组成及反应器布置
在选择催化还原工艺中，NOx与NH3在催化剂的作用下产生还原。催化剂安放在一个固定的反应器内，烟气穿过反应器平行流经催化剂表面。催化剂单元通常垂直布置，烟气自上向下流动。如下图所示：

SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统搭洞等组成。下图为典型SCR烟气脱硝工艺系统基本流程简图：

3 .SNCR烟气脱硝技术
选择性催化还原脱除NOX的运行成本主要受催化剂寿命的影响，一种不需要催化剂的选择性还原过程或许更加诱人，这就是选择性非催化还原技术。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2，该方法是以炉膛为反应器。
研究发现，在炉膛850～1100℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下，NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中卜银的NOX，基本上不与烟气中的O2作用，据此发展了SNCR法。在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NOX的主要反应为：
NH3为还原剂
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素为还原剂
NO+CO(NH2)2 +1/2O2→2N2+CO2+H2O
当温度高于1100℃时, NH3则会被氧化为
4NH3+5O2→4NO+6H2O
不同还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗。NH3的反应***佳温度区为 850～110O℃。当反应温度过高时，由于氨的分解会使
NOx还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOx还原率降低。NH3是高挥发性和有毒物质，氨的逃逸会造成新的环境污染。
引起SNCR系统氨逃逸的原因有两种，一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx的反应；另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀。还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内***有效的部位，因为NOx在炉膛内的分布经常变化，如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀，则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大的燃煤锅炉中，还原剂的均匀分布则更困难，因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面。为保证脱硝反应能充分地进行，以***少的喷入NH3量达到***好的还原效果，必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应，则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，而且烟气中NH3遇到S03会产生(NH4)2S04易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。
SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%-40%，受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低NOX燃烧技术的补充处理手段。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂，值得注意的是，近年的研究表明，用尿素作为还原剂时，NOX会转化为N2O，N2O会破坏大气平流层中的臭氧，除此之外，N2O还被认为会产生温室效应，因此产生N2O问题己引起人们的重视。
综上所对比，SCR脱硝工艺技术先进，工艺成熟，经济合理，工业业绩居多，脱硝效率高，拟选用目前效率***高的SCR技术。
4.工艺系统说明
SCR脱硝系统由三个子系统所组成，SCR反应器及附属系统、氨储存处理系统和氨注入系统。

4.1 氨的储存系统
（1）系统组成
液氨储存系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐等。
（2）工艺描述
还原剂（氨）用罐车运输并在储罐储存。在高压下，氨被液化以减小运输和储存的体积。市场购买的还原剂（液态氨纯度99.6%）,供应商用罐装车运输（以液体形态储存在压力容器内），送往氨贮存场地，通过氨卸载压缩机抽取储罐中气氨，送入储罐后，将槽车中的液氨，挤入液氨储槽中贮存。使用时，储存罐中的氨借助自压输送到蒸发器中。
· 卸载压缩机
卸料压缩机为往复式压缩机，系统设置二台卸载压缩机，一台运行，一台备用。
· 液氨储槽
本工程设置2台液氨储罐，供两炉使用。液氨储罐的***大充装量为25m³。储氨罐组可供应两台炉设计条件下，每天运行24小时，连续运行7天的消耗量。液氨储罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀做为储罐安全运行保护所用。储罐还装有温度计、压力表液位计和相应的变送器将信号送到主体机组DCS控制系统，当储罐内温度或压力高时报警。储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当储罐内液氨温度过高时自动淋水装置启动，对储罐进行喷淋降温。
4.2氨注入系统
（1）系统组成
氨注入系统包括氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。
（2）工艺描述
储罐里的液态氨靠自压输送到蒸发器，在蒸发器内（通过蒸汽加热）将氨蒸发，每个蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在≤2kg/cm2。当出口压力超过2kg/cm2时，切断节流阀，停止液氨供应。从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲罐，通过氨气输送管道送至每一台炉的SCR反应装置旁。再用空气稀释高浓度无水氨，这样氨/空气混合物安全且不易燃。通过装在SCR入口烟道内的氨注入格栅，将氨/空气混合物注入到SCR系统内。
（3）主要设备选型
· 液氨蒸发槽
液氨蒸发所需要的热量由低压蒸汽提供，共设有二个液氨蒸发槽（一用一备）。蒸发槽装有安全阀，可防止设备压力异常过高。液氨蒸发槽面积按照在BMCR工况下单台机组100％容量设计。
· 氨气缓冲槽
氨气缓冲槽的作用即在稳定氨气的供应，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。缓冲槽上也有安全阀可保护设备。
· 氨气稀释槽
氨气稀释槽为立式水槽，水槽的液位由满溢流管线维持，稀释槽设计连结由槽顶淋水和糟侧进水。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽低部进入。通过分散管将氨气分散入稀释槽水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨。
· 稀释风机
喷入锅炉烟道的氨气为空气稀释后的含5％左右氨气的混合气体。所选择的风机满足脱除烟气中NOx***大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机两台按一台100％容量（一用一备）设置，共有四台离心式稀释风机。
·氨/空气混合器
为了实现氨和稀释空气的充分、均匀的混合，
· 氨气泄漏检测器
液氨储存及注入系统周边设有3只氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。电厂液氨储存及供应注入系统远离机组，并采取措施与周围环境隔离。
· 排污系统
液氨储存和注入系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池再经由废水泵送至主厂废水处理站。
· 氮气吹扫
液氨储存及注入系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是***关键的安全问题。基于此方面的考虑，本系统的卸料压缩机、液氨储罐、氨蒸发器、氨气缓冲罐等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏和与系统中残余的空气混合造成危险。

⑩ 钢铁侠反应堆是什么原理

钢铁侠反应堆是根据“托卡马克装置”的原理，制作成的。

托卡马克是一环形装置，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。它的名字Tokamak来源于环形、真空室、磁、线圈。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。

(10)SESRI装置的注入系统设计扩展阅读：

历史发展：

二战末期，前苏联和美、英各国曾出于军事上的考虑，一直在互相保密的情况下开展对核聚变的研究。几千万、几亿摄氏度高温的聚变物质装在什么容器里一直是困扰人们的难题。二十世纪五十年代初期，前苏联科学家提出托卡马克的概念。

1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。当人们提出这种磁约束的概念后，磁约束核聚变研究在一些方面的进展顺利，氢弹又迅速试验成功，这曾使不少国家的核科学家一度对受控核聚变抱有过分乐观的态度。

1990年，中国国家科学院等离子所兴建大型超导托卡马克装置，得到俄、美、欧盟等机构、专家大力的支持。特别是俄罗斯科学家，世界聚变研究最具权威的俄罗斯国家研究中心卡多姆采夫教授，成为装置建设的“经常性技术指导”。

1993年HT－7建成，中国成为世界上俄、法、日（法国的Tore－Supra，俄罗斯的T-15，日本的JT-60U）之后第四个拥有同类大型装置的国家。中国在装置相关的超导、低温制冷、强磁场等研究都登上新的台阶。

1993年12月9日和10日，美国在TFTR装置上使用氘、氚各50%的混合燃料，使温度达到3亿至4亿摄氏度，两次实验释放的聚变能分别为0.3万千瓦和0.56万千瓦，大约为JET输出功率的2倍和4倍，能量增益因子Q值达0.28。与JET相比，Q值又得到很大喊悄埋提高。

1997年9月22日，联合欧洲环JET又创造输出功率为1.29万千瓦的世界纪录，能量增益因子Q值达0.60，持续时间2秒。仅过了39天，输出功率又提高到1.61万千瓦，Q值达到0.65。

1997年12月，日本方面宣布，在JT－60上成功进行了氘－氘反应实验，换算到氘郑蚂－氚反应，Q值可以达到1.00。后来，Q值又超过了1.25。在JT－60U上，还达到了更高的等效能量增益因子，大于1.3,它也是从氘－氘实验得出的结果外推后算出的。

2000年，HT－7实验放电时间超过10秒，标志中国在这重大基础理论研究领域中进入世界先进行列。

2002年1月28日，在中国成都的核工业西南物理研究院与合肥西郊的中国科学院等离体物理研究所，基于超导托卡马克装置HT－7的可控热核聚变研究再获突破。

实现了放电脉冲长度大于100倍能量约束时间、电子温度2000万摄氏度的高约束稳态运行，中心密度大于每立方米1.2×1019，运行参数居世界前两位。本轮实验有来自美、日等14个研究机构的18位外籍专家参与。

2006年，中国新一代“人造太阳”实验装置（EAST）实现了第一次“点火”——激发等离子态与核聚变。很快，它就实现了最高连续1000秒的运行，这在当时是前所未有的成就。

2012年04月22日，中国新一代“人造太阳”实运碰验装置（EAST）中性束注入系统（NBI）完成了氢离子束功率3兆瓦、脉冲宽度500毫秒的高能量离子束引出实验。本轮实验获得的束能量和功率创下中国国内纪录，并基本达到EAST项目设计目标。