道路依旧充满挑战
“稳态自持燃烧”是源源不断获取聚变能的关键
在众多技术途径中，托卡马克是通过等离子体电流和外部磁体线圈产生的螺旋磁场约束聚变燃料离子，被认为有望率先实现聚变能源的应用，也是目前全球研发投入最大、最接近核聚变点火条件、技术发展最成熟的途径。
托卡马克最初是由苏联库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的，是一种利用磁场约束带电粒子来实现可控核聚变的环形容器。当前，世界上建成并运行了超过50个不同规模的托卡马克装置，不同托卡马克装置的几何尺寸、等离子体约束性能等也各有不同。目前中国运行的托卡马克主要包括常规托卡马克和球形托卡马克。
自托卡马克开展实验以来，等离子体综合参数不断提升，“三乘积”提升了几个数量级，逐渐趋近点火条件。欧洲的JET与美国的TFTR装置上获得氘氚聚变功率输出，揭示了托卡马克磁约束可控核聚变路线的原理可行性。2021—2023年，JET创造了69兆焦耳聚变能输出的世界纪录。
托卡马克磁约束核聚变研究虽然不断取得突破，但前方的道路依旧充满挑战。堆芯等离子体“稳态自持燃烧”是源源不断获取聚变能的关键，实现该目标主要有五大类问题需要解决。
一是等离子体非感应电流驱动问题。等离子体电流由欧姆驱动电流和非感应驱动的电流组成。欧姆驱动电流是基于变压器原理，通过等离子体外部线圈电流变化感应而来的。对于非感应电流驱动，一部分可以通过外部的高功率微波和中性粒子束注入来驱动，另一部分则来自等离子体自身压强梯度产生的“自举电流”，实验上希望等离子体自己提供的这部分电流份额越高越好。 |
