近日，由等離子體物理研究所牽頭承擔(dān)的國家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施項目（CRAFT）關(guān)鍵子系統(tǒng)——離子回旋（ICRF）加熱系統(tǒng)順利通過專家組驗收，實現(xiàn)我國在高功率射頻加熱技術(shù)領(lǐng)域的突破。該系統(tǒng)面向未來聚變堆，針對發(fā)射機(jī)核心器件兆瓦級電子四極管國產(chǎn)化、大功率合成器研制、聚變堆天線設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，解決了離子回旋加熱系統(tǒng)核心技術(shù)的瓶頸，具有重大工程應(yīng)用價值。其相關(guān)技術(shù)還可拓展應(yīng)用于運載推進(jìn)、半導(dǎo)體、醫(yī)療健康、電子科技等領(lǐng)域。

離子回旋加熱是核聚變裝置中加熱等離子體至上億攝氏度高溫的重要手段，但其核心器件長期受制于國外壟斷。CRAFT項目團(tuán)隊歷時五年攻堅，攻克“卡脖子”技術(shù)，實現(xiàn)兆瓦級電子四極管和兆瓦級真空電子管的國產(chǎn)化；創(chuàng)新設(shè)計多路大功率合成網(wǎng)絡(luò)及低損耗傳輸器件，實現(xiàn)了40-80MHz寬頻段的2MW功率、千秒量級穩(wěn)定輸出，完成兆瓦級功率合成與傳輸。加熱系統(tǒng)的順利驗收標(biāo)志項目團(tuán)隊成功突破以上技術(shù)壁壘，實現(xiàn)全鏈路國產(chǎn)化實現(xiàn)自主可控。

離子溫度作為聚變堆“點火”的關(guān)鍵參數(shù)。在氘氚聚變反應(yīng)中，離子溫度需達(dá)到上億攝氏度并自持燃燒，ICRF可直接加熱等離子體中的離子，有效提升反應(yīng)概率。CRAFT研制的高功率離子回旋系統(tǒng)平臺，具有2MW穩(wěn)態(tài)功率輸出、寬頻帶和千秒級長脈沖運行能力，可為BEST、CFEDR以及ITER裝置的離子回旋加熱系統(tǒng)關(guān)鍵部件的設(shè)計提供研發(fā)與測試平臺，將為未來聚變能源發(fā)展提供重要支持，助力國家雙碳戰(zhàn)略實施。

離子回旋加熱系統(tǒng)的成功研制，實現(xiàn)了高功率射頻加熱技術(shù)從“跟跑”向“領(lǐng)跑”的跨越，彰顯了我國在聚變能源領(lǐng)域的全鏈條創(chuàng)新能力，助力中國在全球能源革命中占據(jù)科技制高點。

離子回旋加熱系統(tǒng)