CRAFT超导直线等离子体装置课题组是一支以女性科技工作者为主体、充满活力与战斗力的科研团队，团队成员涵盖等离子体物理、材料科学、机械工程等多个专业领域，她们以“赤霄”装置研制为核心使命，深耕聚变堆主机关键系统研究，为我国聚变堆的研发筑牢基础、打通关键路径。作为CRAFT设施子系统的核心力量，课题组肩负着强流直线等离子体装置“赤霄”的研制任务，这一装置如同一把“科技利剑”，可模拟“人造太阳”极端运行环境，为聚变壁材料测试提供国际领先的实验平台，对加速可控核聚变技术落地具有里程碑意义。

　　科研攻坚路上，课题组的巾帼先锋们勇挑重担、迎难而上。从真空设计到极端工况下的可靠性验证，从靶板设计的反复优化到等离子体诊断技术的自主突破，团队攻克了一系列难题。特别是在装置集成与调试的关键阶段，面对部件交付延迟等突发变数，团队通过创新定位方法，高精度解决了靶板对准等核心工艺难题。针对高热靶板的绝缘与冷却这一痛点，成员们历经半年余的反复试验与迭代，最终实现了冷却效率与绝缘性能的完美平衡。正是凭借这种精益求精的匠心和协同作战的团队精神，团队推动“赤霄”装置顺利建成并投入运行。这一成果使我国成为继荷兰之后国际上第二个拥有此类装置的国家，其综合性能指标已跃居国际领先水平。

　　在深耕科研的同时，课题组始终秉持协同协作、薪火相传的理念，充分发挥女性细腻、包容的优势，营造团结奋进、互帮互助的团队氛围。团队注重青年女性人才培养，通过传帮带、岗位练兵等方式，助力青年女职工快速成长，打造出一支政治过硬、业务精湛、作风优良的巾帼科研队伍，既彰显了“爱岗敬业、攻坚克难”的科研精神，也传承了精益求精的工匠精神与无私奉献的家国情怀，生动诠释了女性在工学、工程领域的独特优势与突出价值。

　　本次先进事迹报告会暨表彰大会采用主会场加视频分会场形式召开。聚变堆材料及部件研究室副主任杨鑫副研究员在主会场参加会议并领奖。所工会组织全所女工委员、女职工代表集中收看大会实况直播，认真聆听先进集体与个人的奋斗故事，深入学习课题组的攻坚精神与奉献精神，现场氛围热烈，激励着全所女职工以先进为榜样，勇担使命、奋勇争先。

　　等离子体所工会将在所党委的坚强领导下，编纂凝练先进事迹，积极举荐和汇报沟通，进一步发挥桥梁纽带作用，持续挖掘巾帼先进典型，搭建女职工成长成才平台，激励全所女职工以更加饱满的热情、更加昂扬的姿态投身聚变科研事业，以巾帼之智、巾帼之力，为推动聚变事业高质量发展和大科学团队建设，为实现人类清洁能源梦想贡献更大力量。

等离子体所CRAFT超导直线等离子体装置课题组

颁奖仪式现场

奖状

　　偏滤器是未来聚变堆主机内部服役环境最严苛的部件，其材料在等离子体轰击下的性能演化关系着聚变堆的安全运行。超导直线等离子体装置能够稳定且持续产生高密度等离子体，显著提升偏滤器材料测试效率。依托该装置科研人员能够模拟聚变堆偏滤器的严苛环境和极端条件，深入研究材料在高热流和强粒子流协同环境下的性能表现，为未来聚变堆材料的选择和部件优化提供关键可靠的数据支持。

　　超导直线等离子体装置的建成，既为聚变堆壁材料及部件的研发与测试提供了世界一流的实验条件，也为国内外材料科学、等离子体物理等相关领域提供了一流研究平台。

超导直线等离子体装置

现场测试见证

科研团队合影

　　本届竞赛以“学科交叉融合，创新驱动发展”为核心理念，紧密围绕国家和行业发展的迫切需求，聚焦等离子体科学及其应用的最新前沿与热点议题。竞赛分设自主创新、揭榜挂帅和科普传播三类参赛主题，下设十二个作品赛道，旨在全面激发大学生在等离子体科技创新领域的潜能，培养学生在学科交叉中的创新思维与实践能力。

　　经过八个分赛区的严格评审和选拔，共有233件优秀作品入围全国总决赛。本次竞赛中，我室学生夏英、景东所在的队伍凭借作品《小型VASIMR的螺旋波源与ICRH单元两级耦合机理研究》脱颖而出，荣获一等奖。

　　全国大学生等离子体科技创新竞赛作为一个重要的学术交流和实践平台，不仅为广大学子提供了展示自我、锻炼能力的宝贵机会，也有效促进了高校、科研院所人才培养与国家发展战略的深度融合。

我室参加总决赛学生队伍合影

比赛开幕式现场

　　中国工程院院士李建刚、核聚变中心主管盛倩、等离子体所副所长陈俊凌研究员、基金委重大项目专家组主任吕广宏教授、核聚变能专项责任专家刘长松研究员，项目专家组王宇钢教授、薛建明教授、冉广教授、郭立平教授、倪明久教授、罗广南研究员、陈长安研究员、刘翔研究员、杨文研究员，课题负责人以及项目骨干等近70余人参加会议。总结会由罗广南研究员、吕广宏教授、刘长松研究员和薛建明教授共同主持。

　　会议伊始，陈俊凌研究员在致辞中欢迎各位项目专家以及成员的到来，希望通过此次总结会，各项目组能系统地梳理过去一年的工作，明确后续工作的目标和重点，争取有序推进工作并顺利通过验收。

　　项目负责人王宇钢教授和薛建明教授分别就两个项目的研究进展进行了汇报。随后，各个课题负责人就各自承担课题的进展情况进行了详细汇报。与会专家听取汇报后，就项目现阶段完成情况给予了充分肯定，针对项目执行过程中存在的问题展开了深入地交流与讨论，并给出了切实的建议。李建刚院士在发言中指出，项目立项围绕国家重大发展战略，在项目实施过程中要以目标需求为导向，紧扣实际，各课题之间要注重交流与协作，为推进我国聚变能事业的发展而一起努力。盛倩对项目审计、绩效评估等方面提出了总体要求，并表示在项目执行过程中，要关注项目的整体性，紧扣立项目标和验收指标，系统地推进工作。会后，项目专家和成员共同参观了聚变堆主机关键系统综合研究设施园区。

　　“先进核能系统中材料的若干协同损伤作用机理研究”是由北京大学牵头，中国科学院合肥物质院、北京航空航天大学、中国工程物理研究院、核工业西南物理研究院等共同参与的研究项目。该项目面向聚变堆材料的发展需求，开展材料协同损伤演化的研究工作，旨在揭示聚变环境下材料内产生的离位缺陷与氢氦原子的协同演化机理，探明离位损伤-氢氦协同效应的实验规律，为发展国产聚变堆候选材料提供理论与实验基础。中国科学院合肥物质院固体所刘长松团队和等离子体所罗广南团队依据自身基础和优势，分别就协同效应的计算模拟和实验探究承担了相应课题。

　　“CFETR结构材料中聚变中子辐照致氢氦协同效应的等效模拟方法”是由北京大学牵头，中国科学院合肥物质院、厦门大学、武汉大学、湖南大学、北京科技大学等共同参与的研究项目。该项目面向聚变堆结构材料协同损伤测评需求开展研究工作，旨在构建国产结构钢中多离子束模拟聚变中子氢氦协同损伤效应的等效实验方法。其中，中国科学院合肥物质院固体所刘长松团队根据自主搭建的多尺度模拟平台承接了相应课题，力图建立多束离子辐照与聚变中子辐照的等效模拟方法，进而从计算模拟上揭示离子-中子辐照等效的关键物理图像和依赖参数，以期为后续实验方法的发展提供关键参考并相互印证。

项目负责人汇报

基金委重大项目课题汇报

科技部核聚变能专项课题汇报

李建刚院士和盛倩发言

活动合影

工大师生参观园区14号展厅

常昱红老师讲解招生政策

周海山主任介绍12室研究方向

刘方研究员介绍3室研究方向

博士生张振闯分享研究经验

博士生杜培松分享研究生生活

　　ICFRM是国际聚变界针对聚变堆材料领域举办的最高级别大型学术会议，是供专家学者分享研究进展的重要交流平台。会议侧重于结构、功能、面向等离子体材料以及高热负荷材料的研究，包括辐照效应、材料工程和技术，以及前沿研究，本次会议中方贡献了约20%的报告。

　　十二室6人受邀参会，周海山研究员作为中方代表作大会报告，详细介绍了中国面向等离子体材料和部件以及CRAFT测试设施的最新进展；徐玉平副研究员、李小椿副研究员、顾守曦博士后作邀请报告。罗广南研究员、戚强副研究员在现场展示了墙报。几项报告内容都引发了国际同行的广泛关注并展开了深入探讨，突显了等离子体所大科学团队在核聚变工程研究领域的显著贡献，同时增强了等离子体所在国际舞台上的声誉。

　　该会议的成功举办将进一步推动聚变能源材料领域的研究和合作，为全球聚变能源社区提供了宝贵机会，与会者互相交流意见、分享最佳实践、探讨未来合作机会，共同迎接未来聚变能源研究中的机遇和挑战。

参会人员合影

　　周海山研究员作大会报告 

　　本次会议由中韩钨金属第一壁方向协调人罗广南研究员担任主席，会议旨在针对托卡马克装置先进钨材料第一壁、偏滤器、以及钨第一壁环境下等离子体和材料表面相互作用的双边研究进展进行交流并探讨未来的合作。来自韩国聚变能研究所（KFE）、中科院等离子体物理研究所、安泰科技、合肥工业大学、中科院固体物理研究所的35位科研人员参加了本次会议。

　　会议由等离子体所副所长胡建生研究员做开幕致辞，随后进行12个邀请报告和16个口头报告的汇报议程，报告内容涵盖了托卡马克装置钨材料和部件研发、等离子体和钨材料相互作用、相关诊断和模拟等多个方向。与会者对这些报告进行了深入的交流，最后周海山研究员和Sungjin Kwon博士主持了未来合作方向的讨论，罗广南研究员进行了大会总结致辞。

　　此次研讨会的成功举办为中韩两国科研人员提供了面对面的交流平台，促进了钨金属第一壁/偏滤器和等离子体和壁相互作用等前沿方向的合作。

胡建生研究员开幕致辞

罗广南研究员总结致辞

Sungjin Kwon博士发言

会议合影

　　我室硕士研究生许华旗带领中国科大新禾智能团队在继2022年7月份获得安徽省第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛金奖之后，获得进入国赛总决赛的入场券。在团队自身的努力，12室老师和中科大双创学院多位老师的精心指导下，经过激烈角逐，许华旗作为项目负责人和现场路演答辩人，带领团队最终取得了第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛金奖，实现了中国科大近几年来在该赛事上金奖的零突破。

安徽省赛金奖颁奖现场合影

中国科大国赛参赛团队与中国科大双创学院、校团委领导老师现场合影

国赛金奖颁奖现场

　　国际热核聚变实验堆ITER测试包层模块（TBM）的一项重要任务是评估氚增殖效率，但来自于等离子体的氚会轰击渗透进入TBM，并与增殖的氚混合，进而影响氚增殖效果评估。考虑到等离子体中含有氘、氚两种氢同位素粒子，其共渗透行为将显著区别于单同位素的情况，对于该现象还有诸多科学问题亟待解答。例如：氢同位素在低活化钢中的扩散过程是否服从经典质量效应？ 同位素效应的温度依赖性如何？ 粒子入射能量对其有何影响？

　　针对上述科学问题，课题组与ITER以及核工业西南物理研究院合作，基于TBM第一壁低活化钢材料CLF-1，以氢氘模拟氘氚，开展了混合等离子体驱动渗透的同位素效应研究。实验发现混合等离子驱动的氢同位素渗透仍然服从经典的质量效应，且该质量效应在不同温度以及粒子入射能量条件下基本保持不变。

　　本工作详细研究了混合等离子体驱动渗透的瞬态和稳态渗透行为，有助于预测ITER TBM第一壁的氚渗透量，也可为未来聚变堆中的氚渗透评估提供参考。

　　[1] Cai-Bin Liu et al 2022 Nucl. Fusion 62 126017

　　论文链接：https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac9193 

图一：混合等离子驱动渗透平台示意图

　　图二：混合等离子体驱动渗透的质量效应

　　图三：混合等离子体驱动渗透的温度效应

　　图四：混合等离子体驱动渗透的入射能量效应

　　核能领域中蒙特卡罗模拟是最精确的求解方法之一，而聚变反应堆几何复杂、尺寸大、屏蔽厚，蒙特卡罗大规模计算存在深穿透屏蔽问题，导致计算效率低、时间成本高，难以收敛，一直是聚变堆核分析的技术瓶颈。针对这一难题，郑俞与德国KIT中子物理和反应堆技术所的合作过程中，提出了直接基于蒙卡输运内核的、全新的全局减方差方法（on-the-fly，简称OTF方法）。该方法引入了输运过程及时更新权窗的优化思想，针对长期困扰中子学粒子输运的长历史问题，提出了基于自动化动态调整权窗上限的高效无偏的解决方法，并完成了相应软件的开发测试，应用于国际热核实验堆ITER、国际聚变材料辐照设施-面向DEMO的中子源 IFMIF-DONES加速器核分析例题的验证，取得了显著的加速效果（如图1、图2）。与美国橡树岭国家实验室（ORNL）基于耦合确定论开发的ADVANTG减方差方法相比，OTF方法的加速效果是其的13到20倍。

　　OTF加速方法的发展使得蒙特卡罗方法应用于大规模、复杂模型的屏蔽分析成为现实，并高效服务于CFETR精细的全堆辐射场计算中（图3），支撑了CFETR包层、偏滤器、加热系统等核分析与屏蔽设计，为磁体、真空室等关键部件核辐照条件下的安全运行提供重要评价依据，相关应用成果也发表在Nuclear Fusion期刊上[2]。

　　[1] Yu Zheng et al 2022 Nucl. Fusion 62 086036.

　　　　论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac75fc

　　[2] Peng Lu et al 2022 Nucl. Fusion 62 056011.

        论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac3f1c

图1. ITER-C中子学模型（左）、中子通量分布（中）及统计误差分布（右）

图2.IFMIF-DONES T栅元水平剖视图（左）、中子通量分布（中）、误差分布（右）

图3.CFETR 360°模型横向切面（左）、纵向切面（右）中子通量分布图

　　在聚变堆边界等离子体与材料的相互作用下，氘氚会进入材料表面，渗透穿过第一壁进入到内部的冷却剂，增加反应堆的燃料成本以及安全风险。与此同时，氘氚聚变反应产生的氦也会直接轰击材料表面，影响氘氚在材料中的渗透滞留行为。

　　当前研究针对聚变堆候选壁材料和结构材料，聚焦氦等离子体辐照效应，探究了低能氦等离子体辐照损伤对材料中氢同位素渗透的影响机理。实验发现低能氦等离子体辐照会诱导材料表面形成凸出状纳米结构，氘渗透量随着氦辐照剂量的增大逐渐降低。结合理论计算，可判断表面形貌演变和近表面氦泡层对材料的氢同位素渗透量有双重降低作用：表面起伏形貌增加了入射离子的反射通量，减少了植入通量；而近表层聚集的氦泡则大大减少了表层氢同位素原子向内扩散的输运通道，进一步降低了氢同位素的稳态渗透量。

　　以上成果建立在早前壁材料和结构材料的氢同位素渗透研究基础上[3,4]，实现了氦注入剂量影响的定量分析，可为聚变堆第一壁的氚渗透量评估提供重要参考。上述工作受到了国家磁约束核聚变能发展研究专项、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会以及等离子体物理研究所基金等项目的资助。

　　[1] L. Wang et al., Nucl. Fusion 62 (2022) 086006.

　　[2] X.C. Li et al., Nucl. Fusion 62 (2022) 064001.

　　[3] H.S. Zhou et al., Nucl. Fusion 58 (2018) 056017.

　　[4] H.S. Zhou et al., Nucl. Fusion 59 (2019) 014003.

图1 （a）瞬态渗透曲线（b）稳态渗透量

图2 三种辐照剂量的样品表面形貌 

　　氚增殖材料的高效产氚是实现聚变堆氚自持的保障。在服役期间，氚增殖材料会面临严苛的辐照环境，包括中子辐照，高能粒子辐照，γ射线辐照等。对于固态氚增殖材料，辐照会在其内部产生大量的缺陷，对材料微观结构产生损伤，影响增殖剂的热力学性能，进而影响聚变堆产氚包层的稳定运行和氚回收。

　　课题组针对CFETR水冷固态包层采用的Li₂TiO₃增殖剂，采用2MeV的氦离子辐照和多途径表征分析，研究了微观结构损伤和力学性能变化，并根据硬度理论将损伤类型与纳米压痕硬度建立了联系，阐明了辐照损伤影响力学性能的机制，为评估增殖剂辐照稳定性提供了参考方法，为材料优化提供了指导 (Nuclear Fusion 61 (2021) 106035；Fusion Engineering and Design 121 (2017) 182–187)。课题组还在中子辐照产氚方面开展了系统研究，分析了CFETR首选固态氚增殖材料以及新型氚增殖材料的中子辐照释氚行为，获得了氚释放与滞留特性参数，揭示了影响氚释放的关键因素，为氚的高效回收提供指导性建议；并且细致评估了国内各主要生产单位的氚增殖材料释氚性能，为氚增殖材料的选择提供建议(Journal of Nuclear Materials 539 (2020) 152330； Nuclear Materials and Energy 28 (2021) 101036)。课题组也针对辐照和长期高温服役条件下的热传导行为开展研究，获得了相应的热传导数据，为聚变堆包层设计提供支持；并且对未来百吨级氚增殖材料的保存问题开展了深入研究，提出了保存建议（(Ceramics International 47 (2021) 11481–11490；International Journal of Hydrogen Energy, 43(27) (2018) 12295）。

　　课题组多年来对固态氚增殖材料的相关研究，是以未来聚变堆应用中所涉及的服役环境为驱动，涉及辐照对热力学性能的影响、中子辐照产氚及释放行为、长期高温服役的稳定性等，为聚变堆包层设计和氚增殖材料优化提供了重要参考。

　　论文链接：

　　https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac18de 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.07.015 

　　https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152330 

　　https://doi.org/10.1016/j.nme.2021.101036 

　　https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.12.276 

　　https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.05.050 

　　偏滤器直接承受着来自高温等离子体的极高热流和粒子流冲击，其材料制备及部件制造技术一直是聚变界不可回避的巨大挑战。十几年来，作为我国聚变堆钨铜材料及部件的开拓者，百人计划研究员罗广南带领等离子体所聚变堆材料及部件研究团队，从HT-7的等离子体喷涂钨铜活动限制器开始（G.-N. Luo, et al., PhyScr, T128 (2007) 1; G.-N. Luo et al., JNM, 363-365 (2007) 1241; Q. Li, et al., FED, 85 (2010) 126; Q. Li, et al., FED, 85 (2010) 1106），一直致力于聚变堆先进钨铜材料及部件的研发。通过产学研结合，不断深耕，先后研制出中国的ITER级轧制钨板、中国的第一个钨铜复合块和中国的第一个钨铜穿管模块和钨铜平板模块，实现了我国钨铜偏滤器工程“零”的突破（G.-N. Luo, et al., FST, 62 (2012) 9; Q. Li, et al., FED, 88 (2013) 1808; W.J. Wang, et al., FST, 66 (2014) 125 ; S.X. Zhao, et al., FST, 67 (2015) 784 ; W.J. Wang, et al., FED, 98-99 (2015) 1415）。在此基础上，团队先后完成了EAST上偏滤器钨铜穿管+平板组合部件以及下偏滤器钨铜穿管部件的批量生产、无损检测及高热负荷测试工作，承接并圆满完成了法国WEST装置偏滤器全部钨铜部件的制造和出口合同，实现了我国钨铜偏滤器部件从“跟跑”、“并跑”到“领跑”的角色转变，助力EAST屡创长脉冲高参数放电世界记录（G.-N. Luo, et al., NF, 57 (2017) 065001; Zhaoxuan Sun, et al., FED, 121 (2017) 60; Q. Li, et al., PhyScr, T170 (2017) 014020; M. Missirlian, et al., FED, 136 (2018) 403; T. Batal, et al., FED, 146 (2019) 2153; Sixiang Zhao, et al., FED, 151 (2020) 111384）。

　　2011年底，团队研制出的我国第一个热等静压钨铜穿管模块通过了8.4MW/m²高热负荷考核，等离子体所随即部署启动了EAST上偏滤器升级改造计划——将热排出能力2MW/m²的石墨偏滤器升级为热排出能力为10MW/m²的水冷钨铜偏滤器。2012年初钨铜部件研发任务确定后，团队立即与安泰科技和西安交大紧密合作，经过一年的攻关，成功开发出基于热等静压方法的10MW/m²钨铜穿管单元和5MW/m2钨铜平板单元的批量生产技术。自从2013年夏进入批量生产阶段后，团队以饱满的热情和积极的态度，全部骨干长期蹲守在北京一线车间，参与到具体的生产和检测工作中。经过10个多月的奋战，终于在2014年4月初，完成了EAST上偏滤器钨铜部件的全部生产任务（共计720个穿管单元，240个平板单元，160个分水盒，160个连接板，组装焊接成240套部件），为5月底完成EAST内部部件安装和6月份开始实验运行打下了坚实的物质基础。

　　由于这是世界上首次将批量生产的钨铜部件投入托卡马克装置实用，在2014年EAST夏季实验过程中，上偏滤器钨铜部件出现了十多处泄漏和几十处W瓦挤压破损等严重问题。面对各种争议甚至非议，研究团队秉承科学严谨和勇于担当的精神，对问题进行深入分析，提出了三大整改和优化措施并被采纳：（1）开发无损检测新方法，对所有的连接管/热沉的电子束焊缝进行无损检测质量控制；（2）优化连接管与盒体之间的连接方式，降低烘烤和实验过程中的热应力；（3）对组装焊接后的偏滤器部件+盒体进行整体烘烤打压检漏，把住总装前的最后一道关。其中，团队承担了措施（1）的实施工作，对约800条管板焊缝进行无损检测和缺陷修复。为此，团队放弃假期，奔波于合肥、北京、西安三地，连续奋战，与偏滤器设计团队和安装团队紧密合作，于2015年5月完成了所有的修复工作。修复后的钨铜偏滤器部件承受住了连续三轮EAST实验的考验，尤其是在2017年EAST物理实验中，利用该钨铜上偏滤器实现了101.2秒H模放电，一举打破了当时长脉冲高参数放电的世界记录。

　　鉴于EAST钨铜上偏滤器的成功，2015年以来，团队研发的钨铜部件也走上了国际舞台。与ITER签约研制的钨铜穿管模块承受住了5000次10MW/m²加上1000次20MW/m²的高热负荷辐照，超过了ITER设计要求（5000次+300次）。为法国CEA研制的钨铜平板模块承受住了102次10MW/m²，加102次15MW/m²，再加302次20MW/m²高热负荷辐照的考验，刷新了平板结构高热负荷试验的世界记录。在此基础上，团队通过国际公开竞标，于2018年底成功拿下CEA的WEST装置偏滤器的456个钨铜穿管单元的生产合同，并于2020年9月底完成了全部产品交付，现已投入WEST装置实验运行中。良好的国际合作及产品输出，不仅提高了团队的技术水平和管理能力，更加提升了我国在钨铜部件制造领域的国际声誉。

　　2020年7月，EAST下偏滤器从石墨升级到钨铜部件的工作开始启动。为了献礼建党百年，团队毅然接受了1100件钨铜穿管单元的生产任务。由于新的设计必须经历试制过程，以及受到与WEST钨铜单元生产交货期重叠的影响，时间紧、任务急。团队全体再次驻扎在北京的研制一线加班加点，克服了周边多次新冠疫情局部爆发的困难，参与帮助厂家解决每个技术问题，于2021年3月29日完成了全部生产任务。随后，团队又利用自研的电子枪高热负荷测试平台投入到钨铜穿管和平板单元的抽检工作，连续奋战50余天，圆满完成测试任务，为5月28日EAST再创1.2亿度101秒可重复等离子体放电的新世界纪录做出了自己的贡献。

　　十余年的艰辛历程表明，等离子体所聚变堆材料及部件研发团队是一支勇于担当、甘于奉献的队伍。聚变事业如火如荼，团队未来将瞄准ITER偏滤器钨铜部件制造和CFETR材料及部件研发，以及高热负荷+等离子体辐照考核体系的软硬件建设，必将不负韶华，再立新功！

　　论文链接： 

　　http://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/2007/T128/001 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.01.175 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2009.08.006 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2010.02.017 

　　http://dx.doi.org/10.13182/FST12-A14104 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2013.03.076

　　http://dx.doi.org/10.13182/FST13-772

　　http://dx.doi.org/10.13182/FST14-835 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2015.06.142 

　　https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa6502 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.06.009 

　　https://doi.org/10.1088/1402-4896/aa8921 

　　https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.02.063 

　　https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.03.127 

　　https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.111384 

　　托卡马克的高功率长脉冲运行，将导致打到偏滤器靶板的粒子流和热流越来越大，从而使靶板表面受到强烈的溅射刻蚀，靶板热负荷将超过材料/部件可承受的数倍。而靶板损伤产生的杂质可能输运到芯部，影响聚变等离子体品质，增加稳定控制等离子体的难度。降低靶板的溅射和表面热沉积最有效的等离子体物理方案就是在边界适当引入杂质，通过辐射和电荷交换降低靶板表面附近的电子温度，这就是可有效降低靶板热负荷的辐射偏滤器运行方式。EAST团队结合高参数长脉冲运行需求，最近几年不断开展了辐射偏滤器实验，研究了不同充气位置、不同充气种类（Ne，Ar，D2）注入对偏滤器等离子体行为及粒子流和热流分布的影响。

　　在最近的一系列EAST辐射偏滤器物理实验中，通过Ar和Ne的注入，实现了上外偏滤器打击点附近的部分能量脱靶，材料溅射也得到了很好抑制。但研究表明，目前EAST条件下无论是Ar或Ne从上外偏滤器注入时，上内偏滤器打击点附近的电子温度均维持在10eV以上，未能实现脱靶，无法充分保护上内偏滤器靶板表面。另外在Ar注入实现部分能量脱靶时，芯部约束有所下降，而对于Ne注入，芯部约束则有一个轻微的提升（~10%）。这些研究成果为实现并维持钨偏滤器条件下的稳态等离子体，解决靶板的稳态热负荷和溅射刻蚀问题，保障EAST装置在高功率长脉冲条件下的稳定运行提供了可供参考的物理实验方案。

　　论文链接： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/abf418 

EAST #85282（Ar注入）和 #85291（Ne注入）放电参数对比

　　通过产氚包层实现氚自持循环是未来聚变堆发电的核心技术之一，包层的设计及功能必须经过氘氚中子的实验验证。由于氘氚中子源稀缺、中子能量高（14MeV）、放射性强，因此验证实验的难度很大，长期以来聚变工程堆氚产生率的数据主要依赖理论计算和数值模拟。2015年，我国ITER专项计划专家组提出，CFETR各候选产氚包层方案必须进行氘氚中子辐照实验，以获得真实产氚率数据。

　　祝庆军课题组历经五年时间，制造了等离子体所承担的水冷包层方案的中子学实验模块，并在中国原子能研究院的D-T中子源上进行了辐照实验，获得了该包层设计方案的第一手产氚实验数据。实验采用了钛酸锂试剂片离线测量法和锂玻璃探测器在线测量法两种方法进行对照印证。结果表明，在目前的包层设计条件下，氚产生率（tritium production ration）的蒙特卡洛理论计算值与实验值之比在0.97到1.08之间，两者总体符合良好。考虑到设计裕量，完全可以满足未来聚变堆氚自持的要求，为CFETR产氚包层的工程化实现提供了相应的理论与实验基础。

图：a. D-T中子源辐照实验装置 b. 对应蒙特卡洛计算模型

        评审会上，周海山重点汇报了CRAFT偏滤器等离子体与材料相互研究平台的磁场需求和磁体的详细设计方案；雷明准对主机系统的设计技术方案做了详细的汇报。现场专家针对氦回收、磁体系统与主机接口、磁体与诊断系统干涉、主机样品靶板细节设计、主机振动对诊断系统影响等方面进行提问与讨论，并提出了宝贵的意见和建议。

        与会专家一致认为磁体和主机设计方案可行，可以进入加工与采购招标阶段。课题组将按照CRAFT项目管理要求，加快推动平台研发，确保按时高质量完成建设任务。

　　边界局域模（ELM）是托卡马克高约束模式运行中常见的一种边界磁流体不稳定性。ELM的爆发不仅会给钨偏滤器靶板带来周期性瞬态的强热流冲击，其携带的高能量粒子流也会造成严重的靶板钨溅射，影响靶板的寿命，产生的钨杂质会污染芯部等离子体，降低等离子体约束性能，因此对ELM的有效控制是ITER和未来聚变堆研究面临的重大挑战之一。长期以来，ELM控制的研究主要是以降低到达偏滤器靶板的峰值热流和粒子流为目标，对热流粒子流如何导致靶板材料的溅射及其控制效果并不清楚，给钨杂质源的控制和将来聚变堆偏滤器寿命的评估带来了很大的不确定性。

　　课题组利用EAST偏滤器重杂质光谱诊断，实现了对偏滤器靶板表面ELM钨溅射过程的分辨和定量；进而从时间特征和强度变化两方面初步阐明了ELM钨溅射过程的基本规律和主要控制参数，揭示了ELM钨溅射过程与热沉积过程的主要差异；系统对比了自然ELM变化、RMP控制、LHW控制三种条件下靶板钨溅射过程随主要参数的变化规律，发现上游台基等离子体参数和边界输运过程的不同变化是造成靶板上不同ELM钨溅射控制效果的重要因素。此外，EAST上的实验结果还显示，ELM的控制过程不可避免地对偏滤器等离子体状态产生影响，在一定条件下，观测到RMP在实现ELM显著缓解的同时，也促进了偏滤器等离子体脱靶，从而抑制了ELM之间（inter-ELM）的稳态钨溅射。

　　这些研究结果不仅有助于EAST高约束模等离子体运行中钨杂质源的控制，也可以为ITER和将来聚变堆的ELM控制优化和偏滤器寿命的预测评估提供参考。论文审稿人认为“这是一项与ITER相关的原创性研究，将吸引聚变界广泛的兴趣”。相关成果也将在第18届国际面对等离子体材料部件大会（18th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications，PFMC-18）的邀请报告中进行介绍。

　　论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/abe697/pdf

EAST钨偏滤器外靶板上的钨溅射速率随RMP（n=1）相位差ΔφUL的变化

　　未来聚变堆中，为了降低燃料损失、实现氚的自持，氚增殖包层结构材料及其辅助系统必须具有尽可能低的氚渗透率。除了可靠的包层和涉氚系统结构设计外，在涉氚部件的内外表面涂覆阻氚涂层是降低氚渗透率的有效措施。然而，在聚变堆内，阻氚涂层受到高能中子辐照会产生大量辐照缺陷，可能影响材料的阻氚性能。

　　α-氧化铝被认为是聚变堆阻氚涂层的理想候选材料，课题组采用基于密度泛函的第一性原理计算方法模拟氢在含有不同辐照点缺陷的α-氧化铝内部的溶解扩散行为，研究氢与辐照点缺陷的相互作用，探索氢的存在形式，揭示辐照点缺陷对其阻氚性能的影响机理。通过研究发现氢在α-氧化铝内部非常容易被空位型点缺陷特别是铝空位捕获，从而以氢-空位团簇的形式存在，然而氢-空位团簇在α-氧化铝很难扩散，所以孤立的空位型点缺陷可以在一定的程度上提升α-氧化铝的阻氚性能。氧间隙原子也可以和氢结合形成OiH-，并以OiH-的形式进行扩散。由于OiH-的扩散能垒非常小，以致其在室温下就可以快速迁移。所以氧间隙原子会削弱其阻氚性能。除此之外，课题组还发现，在无辐照的情况下，氢在水环境下更容易渗透进入α-氧化铝，然而在辐照条件下，在氢气环境下更容易渗透进入α-Al2O3。该项研究对于聚变堆阻氚涂层的设计、制备和服役评估具有重要参考价值。

　　论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/abcf8c

　　本次会议由日本富山大学氢同位素研究中心主办， 50余名中心的科研人员在主会场现场参会，来自中、韩、美、俄、欧等国家的国际同行70余人通过连线视频的方式参加。会议共设燃料循环、基本性能和应用、等离子体与材料相互作用、环境行为和生物效应等7个主题。除了口头报告，会议还设置了在线Poster环节。

　　会上，等离子体所周海山副研究员和戚强助理研究员分别作了邀请报告，刘皓东博士后和博士生王露分别作了口头报告。王露还获得了会议颁发的“Young Researcher Award”奖项。在会议闭幕式上，罗广南研究员作为APSOT国际组委会委员及下一届会议申办方代表，介绍了等离子体所概况及会议申办情况，成功申请到APSOT-4的会议主办权。

　　亚太氚会议是一个供氚科学、氚工程领域的科研工作者分享和学习的国际性交流平台。其前身是中日双边氚科学会议，自2015年改为首届亚太氚科学会议以来，随着国际合作项目ITER的推进和国际氚科学技术研究的深入和拓展，亚太氚会议不仅面向亚太地区，也吸引了来自欧洲的科研工作者参加，共享最新研究成果。亚太氚科学会议已经发展为与国际氚科学技术大会（International Conference on Tritium Science and Technology）并列，每三年一届、两者交替举行的国际性会议。

部分参会者连线现场