近日，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所在自主發(fā)展聚變工程技術(shù)即研發(fā)射頻負(fù)離子束源方面取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可重復(fù)的百秒量級(jí)強(qiáng)流負(fù)離子束引出。

基于射頻負(fù)離子束源的中性束注入系統(tǒng)是未來(lái)聚變堆的重要子系統(tǒng)，作為一種更加高效的加熱方式，對(duì)實(shí)現(xiàn)聚變堆點(diǎn)火和燃燒等離子體控制具有重要意義。聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施項(xiàng)目，將研發(fā)基于射頻負(fù)離子束源的中性束注入系統(tǒng)列為必須發(fā)展的技術(shù)和必須實(shí)現(xiàn)的突破。射頻負(fù)離子束源是其中最關(guān)鍵的核心設(shè)備，具有射頻饋入穩(wěn)定性要求高、束引出面積大、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、負(fù)離子產(chǎn)生難且易損失的典型特征，研發(fā)射頻負(fù)離子束源整套技術(shù)是國(guó)際主要核聚變研究單位及聚變界共同面臨的挑戰(zhàn)。

自合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心在建重點(diǎn)項(xiàng)目——聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施CRAFT項(xiàng)目開工以來(lái)，中科院合肥研究院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)加快推進(jìn)射頻負(fù)離子束源樣機(jī)的研制及其性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究，建成了射頻負(fù)離子束源樣機(jī)，解決了負(fù)離子產(chǎn)生和引出中的射頻功率穩(wěn)定饋入、銫注入系統(tǒng)研制與銫循環(huán)動(dòng)力學(xué)控制、磁過(guò)濾系統(tǒng)研制與性能驗(yàn)證等難題，實(shí)現(xiàn)了射頻負(fù)離子束源穩(wěn)定可重復(fù)的105秒強(qiáng)流負(fù)離子束引出，負(fù)離子引出束流密度達(dá)到153A/m2，該參數(shù)是按照國(guó)際通用的利用電流傳感器測(cè)量方法獲得的，這也使我國(guó)成為國(guó)際上少數(shù)掌握該核心技術(shù)的國(guó)家。

依托建設(shè)和運(yùn)行全超導(dǎo)托卡馬克EAST裝置中性束注入系統(tǒng)的十余年經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，中科院合肥研究院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持自主研發(fā)，突破了射頻負(fù)離子束源研制及穩(wěn)定運(yùn)行中的挑戰(zhàn)，發(fā)展了射頻負(fù)離子束源研制和運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)工作也為射頻負(fù)離子束源中性束注入系統(tǒng)和聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施的順利建設(shè)提供了重要保障，為聚變堆中性束注入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制奠定了良好基礎(chǔ)。

原標(biāo)題：中國(guó)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)百秒量級(jí)強(qiáng)流負(fù)離子束引出

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》(2020-08-06 第1版 要聞)