中国环流器一号(HL-1)是我国自主设计研制的第一个大型
托卡马克实验装置,用于磁约束受控
核聚变基础研究。
HL-1装置主机于1984年完成工程联合调试并开始物理实验,所产生的环流
等离子体平衡、稳定, 性能符合设计要求,等离子体的持续时间长达1.04s。该装置的尺寸、总功率、储能、磁场强度、等离子体电流以及等离子体能量约束时间等在国内领先,表1.3.1给出了装置的主要参数。HL-1主机由环向场线圈、内外垂直场线圈、内外真空室、铁芯变压器和一个用于反馈控制的铜壳等主要部件组成。铁芯变压器的作用是在真空室中产生等离子体并通过感应电流加热等离子体。环向场线圈在等离子体中心可以产生强磁场, 用于平衡稳定等离子体。内外垂直场是用来控制等离子体平衡的。 HL-1装置的完成,为中国受控核聚变的研究和发展提供了重要的实验平台,是中国受控聚变研究发展的一个里程碑。1994年,HL-1改造成中国环流器新一号(HL-1M),在这个装置上拆去了原来用于反馈控制的大铜壳,改用主动反馈控制,从而,可以大大增加实验用的窗口,使之更灵活地开展各种物理研究,同时改进了加热和诊断系统。HL-1装置和HL-1M装置分别见图1和图2。
HL-1和HL-1M装置的运行参数在当时是国内最高的。 在HL-1M上发展了总功率3MW的辅助加热及驱动系统、离子温度和电子温度分别达到0.87keV和1.8keV。发展了先进的弹丸注入系统和超声分子束注入加料技术,电子密度达到1.1×10m。等离子体电流和等离子体平衡的计算机反馈控制技术,多种先进壁处理技术,杂质与再循环控制技术以及数据采集与处理等多项技术都取得了大的进展。物理实验取得了多项重要成果。开展了偏压孔栏实验, 电子回旋加热实验,低杂波电流驱动实验和超声分子束加料实验。在等离子体约束,边缘物理和高能粒子物理方面取得了多项研究成果。HL-1取得了400多项科研成果,并获国家科技进步奖一等奖。HL-1M装置研制与实验成果分别于1997年、2001年获国家科技进步奖二等奖和国防科学技术奖一等奖。