我国首个超导托卡马克装置“合肥超环”正式退役

2012年10月12日，中国科学院等离子体物理研究所通过国际合作研制成功的世界第四个、中国首个超导托卡马克实验装置“合肥超环”（HT-7），在全所百余名老中青三代科研人员的共同见证下，进行了最后一次放电实验，为其“职业生涯”画上了完美的句号。HT-7服役近20年来，在推动聚变研究，人才培养等方面取得了诸多成就，圆满完成了科学使命，是中国聚变事业的重要里程碑。日前，在历经退役必要性论证、退役实施方案论证、环评验收与设备监测等工作后，HT-7正式被中国科学院和国家环保部批准退役，成为我国首个获批退役的大科学工程装置。HT-7是一个传奇、一段历史，也是中国磁约束聚变研究走向世界前沿的见证。

1990年初，前苏联库尔恰托夫原子能研究所所长卡托姆采夫院士给等离子体所写信，表示有意将该所停止运行的T-7托卡马克装置赠送给中国，时任等离子体所所长霍裕平院士获得此信后，考虑到T-7超导线圈很适合准稳态等离子体运行，且其中的一些关键设备在国内当时还无法制造，但我们有能力在较短时间内将T-7改造成较好的装置，使等离子体所在混合堆芯和聚变等离子体工程研究及相关技术上较快接近世界先进水平，并快速培养人才。于是霍裕平院士与所里同事研究，迅速做出决定，果断接收T-7，之后该决定得到中国科学院和有关部委的大力支持。1991年底-1994年，T-7及其配套的低温、电源等系统陆续运到合肥。在当时经济非常困难的情况下，等离子体所集中全所人力、财力投入装置建设，结合俄罗斯科研人员的参与及帮助，主要依靠自己的力量，对T-7及其低温系统进行了根本性的改造。装置改造后更名为“HT-7”，“H”意为合肥。2010年，HT-7又征得中文名为合肥超环。

建成后的HT-7是一个可产生长脉冲高温等离子体的中型聚变研究装置。包括超导托卡马克装置本体、大型超高真空系统、大型计算机控制和数据采集处理系统、大型高功率脉冲电源及其回路系统、全国规模最大的低温氦制冷系统、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热系统以及数十种复杂的诊断测量系统。

1993年，12位国际著名核聚变科学家组成的国际评估小组对HT-7进行评估，称HT-7是“发展中国家最先进的托卡马克装置，使中国核聚变研究接近世界核心聚变的前沿”。1994年7月，HT-7成功地进行了低温和磁体调试，最大纵场励磁电流超过5000A，达到原T-7运行水平，同年8月，中国科学院正式将HT-7纳入国家大科学工程管理。同年12月，装置正式建成，首次工程调试并成功获得等离子体。1995年3月，HT-7工程联调成功，同年，装置正式投入实验运行。HT-7的成功研制，使中国成为继俄、法、日之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家，中国的聚变事业开始走向国际舞台。

在工程技术方面，为进一步满足稳态高参数等离子体运行和相关物理研究的需要，等离子体所建立和发展了多项具有国际先进水平的大型系统和自主知识产权的关键技术，包括创造了对未来反应堆有实际应用价值的射频壁处理技术；研制了国内同期最先进高性能抗高能粒子轰击的水冷石墨限制器；设计和研制出射频调节范围最宽、稳态单机功率世界最大的1.5MW/20-110MHz的稳态射频加热系统和能精确实时、多变量反馈控制的等离子体控制系统以及2.45GHz/1.2MW稳态低杂波系统；采用同相逆并联和四象限有环流运行技术，自主设计和研制出首个总功率高达30兆的大功率晶闸管变流器。

HT-7共进行了近20轮放电实验，总放电次数为118000次。开展了石墨限制器条件下的运行模式、等离子体物理特性和波加热、波驱动高参数等离子体物理特性研究，探索实现了HT-7高参数、长脉冲运行模式等世界聚变前沿课题研究，为实现稳态参数等离子体开辟了新的思路。2003年3月，HT-7获得可重复的大于60秒放电时间，最长放电时间达到63.95秒，高约束等离子体存在时间为220倍能量约束时间；获得了最高电子温度超过5000万度的等离子体。实验结果表明，HT-7成为继法国Toresupra装置之后，世界上仅有的两个可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的国际合作平台之一。2008年3月21日凌晨， HT-7连续重复实现了长达400秒的等离子体放电，电子温度1200万度，中心密度0.5×10¹⁹/立方米，创造了当时国际同类装置中时间最长的高温等离子体放电的新纪录。

基于HT-7工程建设和实验运行，共获得国家自然科学基金共计61项，专利129项，发表论文561篇。HT-7的建设和运行成果得到了社会各界一致肯定。1998年，HT-7超导托卡马克装置获中科院科技进步一等奖；“可控热核聚变实验研究获重大突破”被两院院士评选为“2003年度中国十大科技进展”。

HT-7成功建设和运行后，大大提高了等离子体所的聚变研究水平，在国内外产生了巨大影响，从而吸引了一批批国际聚变界专家来等离子体所参与实验研究，促成了等离子体所和多个国际知名的大学及科研机构开展实质性的科技合作研究。等离子体所还以HT-7为平台，造就了一大批优秀工程技术、科研和管理人才，培养与凝聚了“一支特别能战斗、特别能打硬仗、值得信赖的科研团队”，队伍中的主要骨干也成为建设EAST的各方面负责人，直接参与ITER计划，这为等离子体所及中国聚变研究事业的持续发展奠定了坚实的人才基础。同时，自T-7装置引进以来，等离子体所人顽强工作，挑战各种困难，以“周六保证不休息、周日不保证休息”的奉献精神，不断攻克难关，积淀形成了“甘于奉献、团结协作、锐意进取、争创一流”的大科学团队文化，为未来的聚变研究积累了宝贵的科研氛围与精神财富。

HT-7自建设以来，得到了党和国家领导人的高度重视和关怀，李鹏、李瑞环、江泽民、贾庆林、吴邦国、胡锦涛、李长春、李克强、贺国强、习近平等先后来所视察。中科院、国家多个部委、国内外聚变界及相关合作单位曾给予HT-7巨大支持。众望所归，HT-7的成功建设和运行使中国磁约束聚变研究进入世界先进行列，使HT-7成为世界上重要的全面开放、可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的公共实验平台。等离子体所自主创新能力得到大大提高，为大型非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环（EAST）的研制与运行积累了宝贵的经验，探索了先进的运行模式和物理基础，乃至对我国参加国际热核聚变实验堆（ITER）计划产生了深远影响。

HT-7主要研究目标是获得并研究长脉冲准稳态高温等离子体，检验和发展与其相关的工程技术，为未来稳态先进托卡马克聚变堆提供工程技术和物理基础。在HT-7运行的18年，等离子体所取得多项具有国际先进水平或独具特色的成果，出色完成了国家“863”计划和科学院重大课题的研究任务。HT-7的科学目标已经全部实现，一些实验内容和获得的成果已超出原定目标。HT-7装置退役评估论证专家组认为“HT-7推动了我国聚变研究进入世界前沿，实现了我国聚变研究的跨越发展，其科学使命已全部完成。” 如今，HT-7已功成名就，将光荣地退出聚变历史舞台。后HT-7时代，中国聚变研究任重而道远。等离子体所将继承和发扬源自于HT-7的技术灵魂和精神财富，投身于EAST、ITER乃至未来中国的聚变工程实验堆（CFETR）建设，继续追逐全人类的能源之梦。

(感谢科研人员及档案室提供以下图片) 

 前苏联库尔恰托夫原子能研究所所长卡托姆采夫院士与我所霍裕平院士共同促成了T-7装置的引进

前苏联库尔恰托夫原子能研究所研制的T-7装置

我所利用3年多时间对T-7装置及其低温系统进行了根本性的改造，图为改造中的真空室

我所以HT-7为平台，培养了一批工程技术、科研和管理人才，为后续建造东方超环及核聚变事业持续发展奠定了人才基础

HT-7物理实验创下了400秒等离子体放电新纪录