KSTAR
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KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research）是韓國大田研究基地國家聚變研究所的超導托卡馬克核融合裝置，被稱為「韓國太陽」[a]，它是國際熱核融合實驗反應爐（ITER）項目的一部分。KSTAR是世界上首一個採用新型超導磁體（Nb3Sn）材料產生磁場的全超導聚變裝置，磁場強度是使用鈮鈦系統核融合裝置的3倍多[1][2][3]。核融合相比核分裂釋放的能量更大，而且放射性污染幾乎為零，其原料可以直接取於海水，是理想的能源方式[4][5]。KSTAR的成功為韓國的利用核融合發電奠定了基石。韓國計劃在以後30年左右開始利用核融合發電[6][7][8]。
2020年11月23日，韓國聚變能研究所宣布KSTAR將電漿體在高達1億度的高溫下維持了20秒鐘[9]，創造了當時的世界紀錄[10]。
歷史
韓國從20世紀60年代開始開展小規模的實驗室電漿實驗。70年代晚期，韓國大學先後建造了SNUT79、KAIST、 KT 1、HANBIT等托卡馬克裝置。1995年，韓國基礎科學研究院根據美國麻省理工大學的TARA串級磁鏡，建造並安裝了中型裝置HANBIT。KSTAR由韓國政府1995年投資3090億韓圓（100億新臺幣、25億人民幣）建造，2007年9月14日竣工，2008年投入運行並成功產生初始電漿體。2009年12月，KSTAR在1000萬攝氏度的溫度下成功獲得了電流為320千安的電漿體放電，持續時間約3.6秒[1][2][3]。2010年11月8日，KSTAR提前一年首次成功實現了電漿體約束狀態的H模式。這是世界首次用超導熱核實驗裝置實現H模式，對國際熱核融合實驗反應爐（ITER）項目的進展具有非常重要的價值[11][12]。2012年11月，KSTAR成功驗證了ITER CODAC(Control, Data Access and Communication)對托卡馬克實施控制的能力，證明ITER CODAC適用於托卡馬克設備控制，CODAC的發展方向是正確的[13][14]。
2018年，KSTAR首次成功將電漿體在1億度的高溫下維持1.5秒[9]。2020年11月23日，韓國聚變能研究所宣布KSTAR將電漿體在高達1億度的高溫下維持了20秒鐘[9]，創造了新的世界紀錄[10]。KSTAR 的最終目標是在2025年實現1億度的條件下，使超高溫電漿體核融合連續運行300秒[15]。
結構
KSTAR由內室部件、真空室、熱屏蔽、超導磁體系統、低溫恆溫器和輔助系統組成。真空室是雙層壁結構，外形呈D形。超導磁體系統包括16個環向場（TF）線圈和6對極向場（PF）線圈，具有強變形的電漿體橫截面和雙零偏濾器。電漿體加熱和電流驅動系統包括可以用於靈活剖面控制的中性束、離子迴旋波、低雜波和電子迴旋波。電漿體控制和特性計算採用了全套診斷設備計劃，以增加科研人員對物理學的了解[1]。
主要參數
| 大半徑（Major radius），R0 | 1.8 m |
| 小半徑（Minor radius），a | 0.5 m |
| 拉長比（Elongation），κ | 2.0 |
| 三角形變（Triangularity），δ | 0.8 |
| 電漿電量（Plasma volume） | 17.8 m² |
| 電漿體截面（Plasma cross section） | 1.6 m² |
| 電漿體形狀（Plasma shape） | DN, SN |
| 電漿電流（Plasma current），IP | >2.0 MA |
| 環向場磁感應強度（Toroidal field），Bθ | >3.5 T |
| 脈衝長度（Pulse length） | >3000 s |
| 電漿體R燃料（Plasma fuel） | H.D.D. |
| 超導（Superconductor） | Nb3Sn, NbTi |
| 輔助加熱（Auxiliary heating） | ~28MW |
| 低溫（cryogenic） | 9KW@4.5K |
注釋
參考文獻
參見
外部連結
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