真空抽氣系統(tǒng)在EAST 全超導(dǎo)托卡馬克裝置中是非常重要的組成部分，它主要由內(nèi)真空室抽氣系統(tǒng)和外真空室抽氣系統(tǒng)組成。內(nèi)真空室抽氣系統(tǒng)主要由主抽系統(tǒng)、偏濾器抽氣系統(tǒng)、低雜波抽氣系統(tǒng)組成，主要為等離子體的穩(wěn)定運(yùn)行提供清潔的超高真空環(huán)境；外真空室抽氣系統(tǒng)主要由主抽系統(tǒng)、電流引線段抽氣系統(tǒng)及低溫閥箱抽氣系統(tǒng)組成，主要為超導(dǎo)磁體的正常運(yùn)行提供真空絕熱條件。EAST 真空抽氣系統(tǒng)經(jīng)過(guò)三輪物理實(shí)驗(yàn)的不斷改造和完善，目前基本滿足了等離子體物理實(shí)驗(yàn)的需要。

　　以開發(fā)聚變能，為人類解決干凈、豐富能源為研究目標(biāo)的可控?zé)岷司圩�，是�?dāng)代自然科學(xué)中一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的前沿科學(xué)。磁約束聚變是受控?zé)岷朔磻?yīng)研究的主要途徑之一，以實(shí)現(xiàn)氘氚聚變能的和平利用為目的，并將實(shí)現(xiàn)氘氚等離子體的自持燃燒及將這種燃燒持續(xù)下去作為實(shí)現(xiàn)聚變能的研究途徑。托卡馬克裝置是目前主要的磁約束裝置之一，其基本原理是在一個(gè)超高真空環(huán)形真空室中，充入原料氣體，如D、T，并擊穿形成等離子體，采用強(qiáng)磁場(chǎng)將等離子體約束起來(lái)，加熱等離子體并實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)。

　　為了獲得高品質(zhì)的等離子體，必須降低等離子體中的雜質(zhì)。而在即將進(jìn)行的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)高參數(shù)等離子體運(yùn)行的全超導(dǎo)托卡馬克裝置中，如EAST、ITER，除了完成雜質(zhì)限制外，還需要解決真空室里的氫同位素的滯留。為了減低裝置內(nèi)雜質(zhì)和氫水平，需要采用大抽速抽氣系統(tǒng)進(jìn)行抽氣，并利用壁處理技術(shù)來(lái)獲得良好的真空環(huán)境和器壁狀態(tài)。

　　實(shí)驗(yàn)的、先進(jìn)的非圓截面的EAST 超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置是國(guó)家九五重大科學(xué)工程之一，也是世界上第一個(gè)具有ITER 相似結(jié)構(gòu)的全超導(dǎo)托卡馬克。EAST 主要的研究目標(biāo)主要是包括先進(jìn)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式下相關(guān)物理，和為未來(lái)聚變反應(yīng)堆———全超導(dǎo)托卡馬克裝置提供技術(shù)基礎(chǔ)。在2006 年，完成了EAST 裝置建設(shè)，并成功進(jìn)行了工程調(diào)試及等離子體實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，獲得了高溫等離子體放電，并成功實(shí)現(xiàn)大拉長(zhǎng)偏濾器位型放電。真空系統(tǒng)在整個(gè)EAST 裝置中是非常重要的組成部分，外真空室為低溫超導(dǎo)提供絕緣環(huán)境，內(nèi)真空室為高溫的等離子體聚變提供了清潔環(huán)境。隨著等離子體物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，EAST 的真空抽氣系統(tǒng)也在不斷的改造和完善，為EAST 等離子體放電提供了良好的真空環(huán)境和器壁狀態(tài)，滿足等離子體放電物理實(shí)驗(yàn)的需要。本文主要介紹了當(dāng)前EAST 裝置的真空抽氣系統(tǒng)現(xiàn)狀及其運(yùn)行情況。

1、EAST 真空室及其基本要求

　　EAST 真空室主要由內(nèi)真空室、外真空室、低溫閥箱真空室三個(gè)相互獨(dú)立部分組成。內(nèi)真空室是由16 個(gè)D 型截面的扇形全硬段焊接而成，最大能夠承受13 個(gè)大氣壓差，因而能夠與其它真空室分開獨(dú)立運(yùn)行。主體材料為316L 不銹鋼，面向等離子體的第一壁為表面鍍有約100um SiC 涂層的GBST1308 （B 1% 、Si2.5%、Ti 7.5% 、C 89%）摻雜石墨材料，體積約40 m³（含窗口管道），內(nèi)表面積約162 m² (包括窗口管道，未考慮石墨)。

　　外真空室主要包括裝置主機(jī)部分和電流引線段真空室。主機(jī)部分包含超導(dǎo)線圈和內(nèi)外冷屏等復(fù)雜的低溫系統(tǒng)部件，體積約160 m3。電流引線段是由兩個(gè)電流引線罐和傳輸線部分組成，體積約22 m³。

　　不同的真空室有著不同的真空要求，內(nèi)真空室主要為等離子體的穩(wěn)定運(yùn)行提供清潔的超高真空環(huán)境，極限真空度需要高于2×10^{- 5} Pa。外真空室主要為超導(dǎo)磁體的正常運(yùn)行提供真空絕熱條件，其設(shè)計(jì)指標(biāo)要求在室溫下真空度高于0.1 Pa，在超導(dǎo)態(tài)下真空度高于5×10^{- 4} Pa。電流引線罐和傳輸線真空度需要高于5×10^{- 4} Pa。

4、總結(jié)

　　EAST 超導(dǎo)托卡馬克裝置在2007 年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收后，其真空抽氣系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的不斷改造和完善，目前EAST 裝置內(nèi)真空室極限真空為3.1×10^{- 6} Pa，總的漏放率為2.5×10^{- 4} Pa·m ³/s；外真空室真空度達(dá)到1.9×10^{- 4} Pa。實(shí)驗(yàn)表明，EAST真空抽氣系統(tǒng)的性能已完全滿足了裝置的抽空檢漏、烘烤、GDC 和硼化以及等離子體運(yùn)行等抽氣要求，為裝置的高等離子體參數(shù)、先進(jìn)偏濾器位形的實(shí)現(xiàn)提供了良好的技術(shù)支持。