التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك

التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك
التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك
الصينية	先进超导托卡马克实验装置
هان‌يو پن‌ين	xiānjìn chāodǎo tuōkǎmǎkè shíyàn zhuāngzhì
المعنى الحرفي	Advanced Superconducting Tokamak Experimental device
هان‌يو پن‌ين
النقحرة
المندرينية الفصحى
هان‌يو پن‌ين	xiānjìn chāodǎo tuōkǎmǎkè shíyàn zhuāngzhì

EAST
التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك
	EAST vacuum vessel
نوع الجهاز	توكاما
الموقع	خفي، الصين
الانتماء	معاهد خفي للعلوم الفيزيائية، الأكاديمية الصينية للعلوم
Technical specifications
Major radius	1.85 م
Minor radius	0.45 م
Magnetic field	3.5 T (35،000 G)
قوة التسخين	7.5 MW
مدة التفريغ	102 s
Plasma current	1.0 MA
درجة حرارة الپلازما	100×106 K
History
سنة العملية	2006–present
سبقه	HT-6M

التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك (إنگليزية: Experimental Advanced Superconducting Tokamak، اختصاراً EAST، التعيين الداخلي HT-7U (خفي توكاماك، التحديث 7)، هو مفاعل طاقم اندماج مغناطيسي توكاماك تجريبي فائق التوصيل في خفي، الصين. التجربة تحت إشراف معاهد خفي للعلوم الفيزيائية لصالح الأكاديمية الصينية للعلوم، وبدأت منذ عام 2006.

وهو أول توكاماك يستخدم مغناطيسات حلقية وبوليويدية فائقة التوصيل. يهدف إلى الحصول على نبضات بلازما تصل إلى 1000 ثانية.

نظرًا لأن الصين عضو في مشروع ITER الدولي، فمن المأمول أن يوفر EAST قوة دفع جديدة لمزيد من التطوير.

التاريخ

EAST followed China's first superconducting tokamak device, dubbed HT-7, built by the Institute of Plasma Physics in partnership with Russia in the early 1990s.^{[بحاجة لمصدر]}

The project was proposed^[ممن؟] in 1996 and approved in 1998. According to a 2003 schedule,^[1] buildings and site facilities were to be constructed by 2003. Tokamak assembly was to take place from 2003 through 2005.

Construction was completed in March 2006 and on September 28, 2006, "first plasma" was achieved.^[2]

According to official reports, the project's budget is CNY ¥300 million (approximately US$37 million), some 1/15 to 1/20 the cost of a comparable reactor built in other countries.^[3]

المرحلة 1

On September 28, 2006, first plasma was achieved—the first test lasted nearly three seconds, and generated an electric current of 200 kiloamperes.^[2]

By Jan 2007 "the reactor created a plasma lasting nearly five seconds and generating an electric current of 500 kilo amperes".^[4]

On November 7, 2010, EAST achieved its first H-mode plasma by LHW alone.^{[citation needed]}

In May 2011, EAST became the first tokamak to successfully sustain H-Mode plasma for over 30 seconds at ~50 million Kelvin.

المرحلة 2

On November 29, 2011, The ribbon-cutting ceremony for EAST auxiliary heating system project was held, signifying EAST's entering of “Phase-II”.

On May 19, 2014, after nearly 20-month-long upgrading break since September 2012, EAST was ready for the first round of experiments in 2014.

By May 2015, EAST was reporting 1 MA currents, and H-mode for 6.4 seconds.^[5]

In February, 2016, a plasma pulse was maintained for a record 102 seconds at ~50 million °C.^[6] Plasma current of 400kA and a density of about 2.4 x 10¹⁹/m³ with slowly increasing temperature.^[6]

On November 2, 2016, EAST became the first tokamak to successfully sustain H-Mode plasma for over a minute at ~50 million °C.^[7]

On July 3, 2017, EAST became the first tokamak to successfully sustain H-Mode plasma for over 100 seconds at ~50 million °C.^[8]

On November 12, 2018, EAST reached a milestone of 100 million °C electron temperature.^[9]

In May, 2021, EAST reached a milestone of 120 million °C electron temperature for 101 seconds.^[10]

On December 30, 2021, a long-pulse high-parameter plasma operation of 1056 seconds was realized, which once again created a new world record for the operation of the Tokamak experimental device.^[11]^[12]

On April 12, 2023, EAST achieved the world's first 403-second steady-state H-mode plasma.^[13]

المرحلة 3

مراحل التجارب الصينية لتوليد الكهرباء من الاندماج النووي، والتي بدأت من عام 2023 حتى التوليد المفترض في 2030.

في يوليو 2026 أعلنت الصين عزمها توليد أول كهرباء من الاندماج النووي عام 2023 - بعد أن اجتاز مغناطيسين حلقيين يزن كل منهما 582 طناً، وهما أكبر مغناطيسات فائقة التوصيل تم بناؤها على الإطلاق لجهاز اندماج، اختبارات الحمل الكامل في يوليو 2026. قبل هذا التاريخ يوجد مشروعان لتوليد الطاقة الكهربائية من الاندماج النووي: الأول عام 2003، مفاعل توكاماك في خفي، حامل الرقم القياسي العالمي للحفاظ على پلازما بدرجة حرارة 100 مليون درجة لمدة 1066 ثانية، والثاني عام 2019، مفاعل توكاماك HL-3 في چنگدو، الذي دفع النوى الذرية إلى 117 مليون درجة مئوية- أي ما يقرب من ثمانية أضعاف درجة حرارة لب الشمس.^[14] يُعرف الجهاز الذي ينتمي إليه هذان المغناطيسيان العملاقان باسم BEST، وهو جهاز توكاماك تجريبي فائق التوصيل يعمل بالپلازما المحترقة، ويجري بناؤه حالياً في مدينة خفي. يُعد هذا الجهاز صغير الحجم وعالي المجال المغناطيسي، وقد تم تركيب قاعدته في أكتوبر 2025. اجتازت مغناطيساته العملاقة اختبارات التحميل الكامل، ومن المقرر الانتهاء من بنائه بنهاية عام 2027. مهمة BEST هي المهمة التي لم ينجزها أي جهاز اندماج نووي على وجه الأرض حتى الآن.

عرضٌ عملي لتوليد الطاقة الاندماجية. الحصول على طاقة من الپلازما المحترقة تفوق الطاقة المُدخلة. إدارة دورة وقود التريتيوم في الوقت الفعلي. وإنتاج أول كهرباء مُولّدة بالاندماج في الصين. وقد أصبح الاندماج النووي الآن سياسة رسمية للدولة. أُدرج الاندماج النووي القابل للتحكم ضمن المشاريع الرئيسية للخطة الخمسية الخامسة عشرة للصين، والتي تغطي الفترة 2026-2030.

تنص خارطة الطريق التي وضعها كبير العلماء في المؤسسة الوطنية النووية الصينية على إجراء أول تجربة لإشعال الاندماج بحلول عام 2027 تقريباً. والقدرة على التصميم الكامل لمفاعل اختبار هندسي بحلول عام 2030 تقريبًاً. ويُبنى هذا المفاعل حوالي عام 2035. ومفاعل تجريبي بحلول عام 2045. وتغذية الكهرباء الاندماجية لشبكة الصين بحلول منتصف القرن.

التوصيل الفائق المتقدم التجريبي توكاماك EAST هو مشروع اندماج نووي ضخم يضم 35 دولة، يقع في جنوب فرنسا. ويجري تصنيع مكوناته الرئيسية. يعمل كل من EAST وHL3 كمنصات اختبار فيزيائية لمشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER الذي سيُجرى بكامل طاقته. يكمن التحدي الحقيقي في تحقيق صافي طاقة، يجب أن يُولّد المفاعل طاقة من تفاعل الاندماج أكبر من طاقة التسخين الخارجية المُدخلة إلى الپلازما. لم يُنتج أي مفاعل، لا في الصين ولا في أي مكان آخر، صافي طاقة، ناهيك عن صافي كهرباء.

حققت مفاعلات أخرى، مثل منشأة الإشعال الوطنية في الولايات المتحدة، طاقة صافية علمية باستخدام تقنية الحصر بالقصور الذاتي المدفوعة بالليزر. وقد تم التحكم في درجة الحرارة والمدة والكثافة كلٌ على حدة. يحتاج تشغيل محطة الطاقة إلى توفير جميع هذه العناصر في آن واحد، وبشكل مستدام ليس لدقائق، بل لأشهر.

الأهداف الفيزيائية

China is a member of the ITER consortium, and EAST is a testbed for ITER technologies.^[15]

EAST was designed to test:

Superconducting Niobium-titanium poloidal field magnets, making it the first tokamak with superconducting toroidal and poloidal magnets
Non-inductive current drive
Pulses of up to 102 seconds with 0.5 MA plasma current
Schemes for controlling plasma instabilities through real-time diagnostics
Materials for diverters and plasma facing components
Operation with β_N = 2 and confinement factor H₈₉ > 2

متغيرات توكاماك

متغيرات توكاماك ^[16]
Toroidal field, B_t	3.5 T
Plasma current, I_P	1.0 MA
Major radius, R₀	1.85 m
Minor radius, a	0.45 m
Aspect ratio, R/a	4.11
Elongation, κ	1.6–2
Triangularity, δ	0.6–0.8
Ion cyclotron resonance heating (ICRH)	3 MW
Lower hybrid current drive (LHCD)	4 MW
Electron cyclotron resonance heating (ECRH)	None currently (0.5 MW planned)
Neutral beam injection (NBI)	None currently (planned)
Pulse length	1–1000 s
Configuration	Double-null divertor Pump limiter Single null divertor