中国俯视美国的十大顶尖科技，（一）人造太阳全超导托卡马克装置

　　众所周知，中国在《人造太阳》全超导托卡马克可控核聚变实验装置上的成就，是美国等西方国家也不得不认可的，甚至中国在这个领域内的很多技术都远远的超过了美国，即使是全世界在法国共同投资建设的新一代大型全超导托卡马克核试验装置，其中也不得不依赖于中国的科技技术。
　　位于法国的 ITER项目施工现场
　　小编在之前的一篇文章中曾经提到，
　　我国在2006年时正式加入欧洲 ITER 项目，其中中国在该项目中负责了难度系数最高的多层矩形波纹管—ITER杜瓦超大矩形波纹管、磁体馈线、极向场线圈等重要部件，并且由中国科学院合肥研究院承担研制了PF6线圈，
　　PF6线圈
　　位于合肥的中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所作为 ITER 中国工作组重要单位之一，从 2009 年开始，就承担了导体、校正场线圈、超导馈线、电源、诊断、总装的任务，为ITER项目做出了超常的贡献。
　　虽然这是一次全世界顶尖科技技术集成起来进行研发的项目，但是中国在之前已经能够独自在全超导托卡马克装置上面实现全部国产化。
　　中国《人造太阳》
　　中国合肥的《人造太阳》全超导托卡马克核试验装置就代表着中国在可控核聚变领域内，一家独大的局面，如今跟西方合作研发更大的可控核聚变装置，只是为了能够从中学到一些中国在这个领域内还存在的技术短板，进而把中国的可控核聚变技术进一步加强，这一次同全世界35个国家共同投资研制，全球最大的《全超导托卡马克》装置，就是为了技术的整合，能够从这35个国家中学习到这些高精尖的科技技术并实现掌握。比如：
　　美国通用原子公司制造的＂中央螺线管＂（the Central Solenoid）的巨型磁铁装置。
　　美国 the Central Solenoid 中央螺线管
　　法国的全超导托卡马克，WEST全钨偏滤器装置。
　　中国为法国研制的WEST全钨偏滤器零部件
　　由美国国家量子与放射科学技术研究所（QST）和日本三菱重工工业有限公司共同研制的360吨D型环形场超导线圈。
　　D型环超导线圈
　　韩国为ITER项目生产(国际热核聚变实验堆)建造的组装设备＂扇区吊装设备＂和＂CS磁石吊装支架＂。
　　扇区吊装设备、CS磁石吊装支架
　　这些都是中国在全超导可控核聚变装置中存在一些短板的科技技术。
　　接下来我们聊一聊关于ITER装置中所需要用到的部件。
　　位于法国的ITER核聚变装置，主要是由磁体、真空室、包层、偏滤器、低温恒温器、氚增值系统、加热与电流驱动系统、CODAC系统、燃料系统、低温系统、水冷系统、诊断系统、电源系统、远程操控系统。
　　ITER的部件和系统采购由ITER七个成员（欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国）共同承担，其余没有技术的国家出资金。
　　中国在该项目中所承担的是：磁体支撑系统、校正场线圈、磁体馈线系统、磁体馈线与校正场线圈导体、环向场线圈导体、极向场线圈导体、包层第一壁、包层屏蔽模块、气体注入系统和辉光放电清洗系统、脉冲（负荷）高压变电站设备、交直流功率变流器-磁体线圈电源、诊断系统 。
　　磁体馈线系统：
　　ITER的磁场系统包含18个超导环向磁场和6个极向场线圈，一个中央螺线管和一组校正线圈。由这些磁体所产生的磁场来对真空容器内的等离子体进行约束、塑形和控制，ITER的磁场系统将产生一个超过地球200000倍的超强磁场。
　　真空室：
　　处于恒温、绝对真空状态下的密封钢容器，是聚变反应的第一道安全防护屏障。高强度的特种不锈钢真空容器为核反应提供了一个封闭的真空环境。
　　包层：
　　被覆盖在托卡马克装置真空室的内表面上，为真空室壁和超导磁体屏蔽热核聚变产生的高能中子和热量。
　　偏滤器：
　　ITER机的最关键部件之一，主要由高强度不锈钢构成的支持结构和一个面向等离子体的组件构成，位于真空容器的底部，其作用是从等离子体中提取聚变产生的热量、氦灰及其他杂质。
　　低温恒温器：
　　为ITER真空室和超导磁体提供高真空、超低温的环境。
　　氚增值系统：
　　从海水中提取大量的氘，作为燃料，自然界的氚却很少，不足以支持核聚变反应需要的燃料，但是使用中子和锂进行反应就可以产生大量氚，可以实现氚的增值，满足未来聚聚变对氚原料的大量需求。
　　加热与电流驱动系统：
　　用于将氘氚核燃料加热氘聚变反应所需要的温度，
　　主要有三种辅助加热系统为：中性束注入加热系统、离子回旋波加热系统、以及电子回旋波加热系统。
　　CODAC系统
　　是（控制、数据访问和通信）ITER的大脑和中枢神经系统。
　　燃料系统：
　　持续为等离子体放电提供核燃料氚，回收放电残留的燃料，分离后进行重复利用。
　　低温系统：
　　为磁体、真空泵、燃料室以及诊断系统创造和维持低温环境，防止出现温度过高损坏ITER部件。
　　水冷系统：
　　核聚变装置运行期间会产生大量的热量，水冷系统是对加热与电流驱动系统、低温系统以及电源系统进行冷却降温处理。
　　诊断系统：
　　为ITER控制、评估和优化等离子体性能提供测量需求，并且在运行时进行监控，成功找到并及时通报ITER运行中产生的异常，让工作人员及时修复。
　　电源系统：
　　为ITER装置和设施提供电力，保证并维持该装置在运行中所需要损耗的巨大电能。
　　远程操控：
　　一旦装置开始进行氘氚反应，ITER的装置、维护和升级任务人力不能接近，需要进行远程操控。
　　目前ITER建设已经完成了80%，预计2025年能够实现等离子体放电实验。
　　ITER核聚变装置的实验目的：
　　为了验证全尺寸可控核聚变技术的可行性、实用性。使增益因子达到10及以上、产生一个增益因子超过5的稳定等离子体区、维持8分钟的聚变脉冲、可能点燃的自持燃烧区、开发聚变电站所需的技术和程序，检验氚增值的可能性。
　　在整个ITER项目中，中国扮演了重要的角色，
　　中国以校正场线圈、超导馈线、杜瓦超大矩形波纹管、磁体馈线、极向场线圈、PF6线圈、电源控制系统、诊断等装置，超过美国的＂中央螺线管＂（the Central Solenoid）巨型磁铁等四项ITER组件，成为贡献度超过美国的国家，中国也在全超导托卡马克可控核聚变领域领先美国一个身位。