簡介
中科院電漿物理研究所是1978年成立的,位於合肥市蜀山湖路350號。經過多年努力,該所形成了以等離子體物理和核聚變工程技術研究為主攻方向,離子束生物工程、強磁場科學和技術、套用電漿研究等多學科共同發展的格局。承擔著國家大科學工程建設、國家“863”計畫、“973”計畫、國家計委、國家基金委的多項重大科研項目,是中國主要的核聚變研究基地。
經過30年的發展,電漿所在高溫電漿物理實驗及核聚變工程技術研究方面處於國際先進水平,形成了廣泛的國際交流與合作,與歐、美、日、俄、澳等近三十個國家和地區建立了穩定合作交流關係,開展多個國際合作項目,成為“第三世界科學院開放實驗室”和“世界實驗室聚變研究中心”,是國際受控熱核聚變計畫ITER中國工作組的重要單位之一。
科室及師資
電漿所設有13個研究室、2箇中心、2個職能管理部門和4個高科技公司。現有職工400多人,其中研究員54人,副研究員及高工88人,中級技術職務人員123人。擁有3個博士點、7個碩士點和1個博士後流動站,已為國家培養研究生900多人,目前在讀研究生300多人。
配備及科研項目
該所依靠自己的力量建設了HT—6B、HT—6M托卡馬裝置和中國第一超導托卡馬克HT—7裝置,建成了總功率達20萬千瓦交直流脈衝電源系統,建成了兆瓦級的波加熱系統和兆瓦級的低雜波驅動電流系統,建成了我國場強最高的20萬高斯混合磁體和中國最大規模的低溫液氮液氦系統,建成了先進的計算機控制和數據採集及處理系統。
該所多年來獲得科研成果200多項,其中國家及院部級重要科研成果獎50多項。1994年建成的HT—7裝置是我國第一個超導托卡馬克,它的建設使中國成為繼俄、法、日之後第4個擁有超導托卡馬克裝置的國家。近幾年突出的運行和實驗成果,標誌著中國磁約束核聚變研究的綜合實力和科學技術已達到國際水平,表明該所已具備設計、研製和運行超導托卡馬裝置的能力。
該所承擔建設的國家“九五”重大科學工程——HT—7U大型非圓截面超導托卡馬。
裝置建設——工程總體設計已經完成,技術準備、工程預研正全面展開。這是一個具有國際先進水平的全超導核聚變實驗裝置,可開展先進聚變反應堆的前沿性、探索性研究,為未來穩態、先進聚變反應堆奠定工程技術和物理基礎,必將使我國核聚變研究進入世界前沿,為人類最終利用核聚變能作出重要貢獻。
該所承擔的國家“863”高技術發展計畫能源領域聚變—裂變混合堆專題,對利用混合堆生產核燃料,處理核廢料,努力開拓聚變能的早期套用途徑的研究取得了重要成果,在國際上占有重要地位,引起國際聚變界廣泛關注。
該所承擔的國家計委重大科技攻關項目離子束生物工程,首創低能離子生物育種技術,發展成為新的交叉學科——低能離子生物學。在農業、工業生產中推廣套用獲得了顯著的社會效益和經濟效益,被國家計委、國家科委和財政部授予“國家‘八五’科技攻關重大科技成果”。在“九五”期間繼續承擔國家計委“九五”重大科技攻關項目和國家基金委重大項目。
該所積極推進國際合作交流,建所以來先後派遣200多名科技人員到世界一些主要的核聚變實驗室訪問學習,培養了一批走上國際舞台、能與各國核聚變研究室進行合作研究的優秀人才。同時通過國際合作,在設備方面得到國際上的廣泛支持。該所與美、日、俄、歐盟等26個國家和地區建立了穩定的合作交流關係,開展多項國際合作研究,多次成功地舉辦國際學術會議是世界實驗室的核聚變研究中心,第三世界科學院優秀研究中心。
研究方向
高溫電漿物理與核聚變工程
等子體物理套用
太陽能材料與工程
研究室介紹
套用電漿研究室
自2003年以來,研究室積極調整研究方向,致力於在資源、環境、新材料等國家需要迫切的、符合循環經濟發展的領域開展電漿套用研究工作。全室擁有科研人員24人,博士、碩士研究生16人。每年招收博士、碩士研究生。
開展的課題:
1,高功率電漿煤裂解研究
2,環境與放射化學研究
3,電漿無害化處置危險廢物研究
4,電漿接枝製備離子交換膜研究
5,電漿氯化技術研究
6, 電漿表面改性研究
7,電漿製備超純高溫合金粉末研究
EAST裝置真空室
研究領域:
裝置工程協同設計
工程計算與模擬
光機電一體化設計
研究室簡介 裝置總體研究室成立於1997年,主要負責中國科學院等
離子體物理研究所託卡馬克裝置相關設計研究,是一個與國內
外多家科研機構相互協作的交叉學科研究室,主要從事工程設
計研究、電磁分析以及數值計算等方面工作。承擔著EAST內部部件改造及GSI和ITER等多項國際合作項目。電漿物理研究所裝置總體研究室是以中國科學院電漿物理研究所託卡馬克裝置總體設計研究室為龍頭和依託,與國內外多家科研機構協作建立的工程設計與分析的課題組,主要從事工程設計研究與電磁分析和計算工作。
目前主要研究領域——涉及兩大領域即工程設計領域(托卡馬克裝置主機設計包括主機總裝程式設計、極向場最佳化設計、縱場模型磁體的設計、CICC導體的設計、真空室設計、冷屏設計及外真空室杜瓦的機構設計等)和電磁分析領域(包括極向場的最佳化計算、裝置結構的力學分析、熱學分析、電磁學分析、穩定性分析以及裝置的技術診斷等方面)。
目前主要科研人員——包括研究員/教授/博導9人,副研究員/高工4人,在讀博士和碩士研究生10餘人。曾多次應邀在重大國際會議上作口頭報告,在國際相關專業領域已有重要的一席之地。本研究室培養出的博士大多已成為所在單位的中堅力量,幾乎所有的科研骨幹都在歐洲、日本、美國等著名研究中心或大學做過高級訪問學者。我室萬元熙總經理被推選為亞洲電漿協會執行理事,在國際上首倡和組織了IAEATCM0HSSO系列國際會議,多次擔任重要國際會議組委會和國際顧問委員會成員。
近年來主持承擔的科研項目——包括國家“863”計畫項目、國家“973”計畫項目、國家大科學工程項目、中科院知識創新工程項目、中科院“百人計畫”項目、國家自然科學基金項目、安徽省自然科學基金項目和國內研究單位的橫向合作項目等。更是承擔了國家“九五”大科學工程EAST裝置主機的工程設計工作,完成了世界上第一個全超導托卡馬克裝置的總體設計,使我國核聚變研究進入國際先進水平。
軟體及資料庫平台——電漿所一室利用擁有多學科人才、廣泛的國際合作關係和長期的中科院基礎研究經費支持的優勢條件,已發展一系列大型專業工程設計軟體,例如主要用於二維圖形設計工作的AUTOCAD,三維工程圖設計及組裝工作的CATIA,具有強大分析和計算功能的ANSOFT及ANSYS軟體以及主要用於科學計算的VISUALFORTRAN。
實驗室――目前有以下實驗室:材料性能及工況檢測室,低溫絕緣子實驗室。
電漿理論研究室
研究領域:
離子束與生物體相互作用
離子束農業生物技術
輻射與環境
裝置平台
科研貢獻
建所以來,電漿所承擔著國家發改委、科技部、國家基金委和中國科學院等多項重大科研項目,獲得科研成果200多項,其中重要成果105項。電漿所依靠自己的力量先後建設了常規磁體托卡馬克裝置HT-6B和HT-6M及中國第一個圓截面超導托卡馬克裝置HT-7;2006年,世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克EAST裝置又在電漿所自主建成,EAST成功建設被國際聚變界評價為:“是全世界聚變工程的非凡業績,是全世界聚變能開發的傑出成就和重要里程碑”,該重大成果榮獲2008年度國家科學技術進步獎一等獎,入選為2006“中國十大科技進展”和“中國基礎研究十大新聞”。
電漿所在與高溫熱核聚變電漿物理及工程研究密切相關的電漿理論與實驗、反應堆技術、大功率電源技術、計算機自動控制與數據採集處理技術、高真空技術、低溫製冷技術、低溫超導和高溫超導技術、特種材料技術、大型微波加熱及電流驅動等學科的研究成績斐然,積聚了學科不一的綜合人才隊伍。已建成的多套電漿物理診斷系統、2兆瓦波加熱系統、2兆瓦波驅動電流系統、總功率達20萬千瓦的交直流脈衝電源系統、110千伏變電站、中國最大的2千瓦液氦製冷系統、超高真空系統、20萬高斯穩態混合磁體、先進的計算機控制和數據採集及處理系統、大型超導磁體生產和測試系統等先進設施,構建成全面系統的從事電漿物理和聚變工程及技術研發的先進平台。
離子束生物學工程是電漿所科研人員開創的物理學與生物學交叉的新的研究領域,現已形成一門新興的交叉學科分支——離子束生物工程學。該學科主要研究自然界低能離子輻射對進化和健康的影響,基於離子束和單離子束細胞精確定位照射平台,研究離子束、射線束與生物體相互作用機理。目前,離子束生物工程技術己在工業生物技術、農業、環境健康等領域推廣套用,獲得了顯著的社會效益和經濟效益,多次獲得國家級重要獎項,並成為這一領域的“leadingteam”。
太陽能材料與工程研究先後承擔了國家重點基礎研究973計畫、中科院知識創新工程等多個項目,染料敏化太陽電池及光電功能材料和高分子結晶領域的研究,取得了多項具有國際先進的科研成果,為發展具有中國特色的太陽能事業做出積極的貢獻。
結合建設創新型國家的發展綱要要求,電漿所確立了低溫電漿技術在環境、新能源、化工、新材料等領域的套用研究,取得了一系列具有自主智慧財產權、可對國民經濟產生重要作用的高新技術成果。
電漿所編輯出版的《PlasmaScienceandTechnology》是國內電漿專業唯一的英文版學術期刊,已被SCI、SA等國際重要資料庫收錄。
大科學工程
EAST
基本情況 為了在近堆芯的高參數條件下研究電漿的穩態和先進運行,深入探索實現聚變能源的工程、物理問題,電漿所在成功建設中國第一個超導托卡馬克HT-7的基礎上,提出了“HT-7U全超導非圓截面托卡馬克裝置建設”計畫。為使國內外專家易於發音、便於記憶同時又有確切的科學含義,項目的名稱在2003年10月正式由HT-7U改為EAST。EAST由實驗“Experimental”、先進“Advanced”、超導“Superconducting”、托卡馬克“Tokamak”四個單詞首字母拼寫而成,它的中文意思是“先進實驗超導托卡馬克”,同時具有“東方”的含意。
EAST裝置是中國自行設計研製的國際首個全超導托卡馬克裝置,其主要技術特點和指標是:16個大型“D”形超導縱場磁體將產生縱場強度BT=3.5T;12個大型極向場超導磁體可以提供磁通變化ΔФ≥10伏秒;通過這些極向場超導磁體,將能產生≥100萬安培的電漿電流;持續時間將達到1000秒,在高功率加熱下溫度將超過一億度。
EAST裝置的主機部分高11米,直徑8米,重400噸,由超高真空室、縱場線圈、極向場線圈、內外冷屏、外真空杜瓦、支撐系統等六大部件組成。其實驗運行需要有大規模低溫氦製冷、大型高功率脈衝電源及其迴路、大型超導體測試、大型計算機控制和數據採集處理、兆瓦級低雜波電流驅動和射頻波加熱、大型超高真空、以及多種先進診斷測量等系統支撐。學科涉及面廣,技術難度大,許多關鍵技術目前在國際上尚無經驗借鑑。特別是EAST運行需要超大電流、超強磁場、超高溫、超低溫、超高真空等極限環境,從芯部上億度高溫到線圈中零下269度低溫,給裝置的設計、製造工藝和材料方面提出了超乎尋常的要求。
EAST的建造具有十分重大的科學意義,它不僅是一個全超導托卡馬克,而且具有會改善電漿約束狀況的大拉長非圓截面的電漿位形,它的建成將使我國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,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,並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。
EAST的大小半徑雖然只有國際熱核聚變試驗堆(即ITER)的1/3和1/4(右圖為ITER示意圖),但位形與ITER相似且更加靈活,而且將比ITER早10-15年投入運行。EAST是一個近堆芯高參數和穩態先進電漿運行科學問題的重要實驗平台,它將是在ITER之前國際上最重要的穩態偏濾器托卡馬克物理實驗基地。
建設目標 EAST是基於上世紀末托卡馬克最新成果而設計的,它的目標就是針對近堆芯電漿穩態先進運行模式的科學和工程問題。作為HT-7的下一代升級裝置,EAST裝置不僅規模更大,其獨有的非圓截面、全超導及主動冷卻內部結構三大特性,將更有利於探索電漿穩態先進運行模式,其工程建設和物理研究可為ITER項目的建設提供直接經驗。EAST將是未來十年唯一能為ITER提供長脈衝穩態先進運行高參數非圓電漿平台的實驗裝置,將會在發展穩態高性能電漿物理的科學研究計畫中處於世界前沿地位,進而為支持ITER和聚變能發展作出貢獻。
HT-7項目
基本情況 wpe4E.jpg(69764位元組)托卡馬克(Tokamak)是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環性容器。它的名字Tokamak來源於環形、真空室、磁、線圈。最初是由位於蘇聯莫斯科的庫爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等人在20世紀50年代發明的。托卡馬克的中央是一個環形的真空室,外面纏繞著線圈。通電時托卡馬克的內部會產生巨大的螺鏇型磁場,將其中的電漿加熱到很高的溫度,以達到核聚變的目的。受控熱核聚變研究的重大突破是將超導技術成功地套用於產生托卡馬克強磁場的線圈上,建成超導托卡馬克,使得磁約束位形的連續穩態運行成為現實。超導托卡馬克被公認為是探索、解決未來穩態聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。
中科院電漿物理研究所是我國核聚變研究的重要基地。1994年通過國際合作成功研製出HT-7超導托卡馬克,這是一個可產生長脈衝高溫電漿的中型聚變研究裝置。它的研製成功,使我國成為繼俄、日、法之後第四個擁有該類裝置的國家,從此為中國的聚變事業全面走向國際舞台開拓了一條創新之路。經過十多年來科研和工程技術人員的不斷改進,取得許多創新成果。
裝置總目標 建立一種自洽的、可行的、具體的先進托卡馬克運行模式的科學基礎為主要目標,研究電漿在穩態、高參數、高約束條件下穩定性、輸運、壁的平衡等方面的物理問題,探索適合先進核聚變反應堆的運行模式,為建成的大型非圓截面全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST探索先進的運行模式和物理基礎,培養造就一批具有超導托卡馬克穩態運行能力的磁約束聚變的年輕隊伍。
現任領導
所長:李建剛(兼任)
李建剛,男,1961年11月生,漢族,理學博士,研究員,博士生導師,中共黨員,HT-7超導托卡馬克物理實驗負責人,“電漿與壁相互作用”國際專業委員會主席。長期從事電漿物理研究,在主持和領導HT-6M托卡馬克、HT-7超導托卡馬克實驗中取得了許多創新性科研成果。近年來發表論文40多篇,擁有多項發明專利。獲中科院科技進步二等獎、中科院“跨世紀傑出人才”稱號以及中科院“青年科學家獎”等多種獎勵和榮譽。2001年12月擔任電漿所所長;2005年3月兼任電漿所所長。
大事記
EAST超導托卡馬克大事記
1997年 項目被中央科技領導小組批准;
1998年7月 國家發展計畫委員會批准項目建議書;
1998年12月 受國家計委委託科學院批准可行性研究報告;
1999年10月 受國家計委委託科學院批准初步設計及概算;
2000年10月 國家發展計畫委員會批准項目正式開工建設;
2001-2005年 R&D,加工,測試,組裝,05年底完成第一階段總裝;
2006年 工程調試和實驗運行(總共三次);
u2-3月: 成功進行了首次工程調試;
u4-7月: 完成內部部件安裝和真空室最後封焊;
u8-10月:成功進行第二次工程調試和首輪正式放電實驗;
其中,9月22日第二次工程調試成功,所有參數達到和超過預期值;
9月26日獲得首次高溫電漿放電;
9月28日項目通過工藝參數測試和專家鑑定;
u10月13-14日:第二次國際顧問委員會召開,項目獲很高評價;
u10月15日:第一輪物理實驗運行順利結束;
2006年12月21日:第二輪物理實驗開始;
2007年1月23日:獲得首次大拉長偏濾器位型放電;
2007年1月23日:通過專業組(財務、建安、設備和檔案)預驗收;
2007年2月10日:第二輪物理實驗運行順利結束;
2007年2月28日:項目通過科學院竣工預驗收;
2007年3月01日:項目正式通過國家竣工驗收。
學術委員會
現任學術委員會成員名單:
主任:俞昌鏇
學術秘書:趙君煜
業務秘書:羅麗明
成員:俞昌鏇、余增亮、杜世俊、劉小寧、畢延芳、胡純棟、肖炳甲、單家芳、趙君煜、胡立群、王孔嘉、黃群英、宋雲濤、羅廣南、吳傑峰、孟月東、羅家融、莊革、石秉仁、郭文康、舒炎泰、王少傑
歷任領導
中國科學院電漿物理研究所歷屆所領導組成人員
2005年-2009年期間的所領導:(2005年3月16日-2009年8月18日)
所長:李建剛
副所長:萬寶年、武松濤、傅鵬
黨委書記:匡光力 張曉東
2000-2005年期間的所領導:(2000年5月26日-2005年3月16日)
所長:王紹虎
副所長:虞清泉、李建剛、匡光力、孫世洪
黨委書記:王紹虎
黨委副書記:匡光力
1995-2000年期間的所領導:(1995年12月29日起任期四年)
所 長:萬元熙
副所長:翁佩德、謝紀康、任兆杏
黨委書記:王紹虎
黨委副書記:孫世洪
1991年-1995年的所領導:(1991年1月26日-1995年12月29日)
所長:霍裕平
副所長:萬元熙、王紹虎(兼)、翁佩德、邱勵儉(任期至1993年12月8日止)、胡懋廉(任期至1993年12月8日止)、謝紀康(1993年12月8日起任期至屆滿)、任兆杏(1993年12月8日起任期至屆滿)
黨委副書記:王紹虎(1990年12月21日-1991年7月17日)
黨委書記:王紹虎(1991年7月17日-1996年7月18日)
1986年-1991年期間的所領導:(1986年10月15日起任期三年)
所長:霍裕平
副所長:邱勵儉、萬元熙、唐功先、王紹虎(1987年12月26日起任期至屆滿)
黨委副書記:邵世舉(1984年4月27日-1989年12月)、王紹虎(1987年1月4日-1990年12月21日)
1981年-1985年期間的所領導
副所長:霍裕平(1981年10月21日任命)
所長:霍裕平(1983年10月21日起任期三年)
副所長:唐功先(1984年2月22日至1986年10月15日)
邱勵儉(1984年10月4日至1986年10月15日)
萬元熙(1985年12月3日至1986年10月15日)
黨委書記:劉曙(1981年11月16日-1982年5月9日)
黨委副書記:邵世舉(1981年11月16日-1984年2月27日)
1978年-1981年期間所領導
1978年5月11日任命的所負責人:李吉士、陳春先
1979年7月7日任命的所領導:
副所長:
李吉士(1979年7月7日-1981年5月15日)
李鳳樓(1979年7月7日-1989年7月28日)
陳春先(1979年7月7日-1981年11月16日)
邱勵儉(1979年7月7日-1984年19月4目)
王宇(1979年7月7日-1979年7月31日)
姚民軍(1979年7月7日-1981年1月19日)
黨委書記:施炳智(1978年7月1日-1980年12月12日)
黨委副書記:邵世舉(1981年3月24日-1981年11月16日)