工程进展

SUNIST in 2022
SUNIST in 2019
SUNIST in 2009
SUNIST in 2002

装置场地准备
装置场地准备
装置和设备进场
测试间建设

安装底座和加热丝
真空测试
安装PF线圈调整位置
装置总装完成

组装TF电源
测试CS电源
PF电源测试
PF电源组装

电源组装
安装电源架
安装测试间
安装真空室内外诊断

铜排安装
灯丝测试
首次微波清洗
诊断安装-罗氏线圈安装

100kA欧姆放电
线下等离子体源测试
装置结构补充完善
TF电源磁体高参数测试

真空室石墨瓦安装
MC电源线缆安装和放电测试
TS激光器调试
锂化系统线下测试

产生上下两个等离子体环
两个环靠拢并发生磁重联
融合成一个温度更高的等离子体环
中心螺线管继续维持等离子体

2024.01 装置结构加固，进一步提高纵场参数

2024.02 高参数内部重联加热实验

2024Q2 高温超导磁体线圈设计与制作

2025Q1 高温超导磁体电源设计

2025Q4 整体装置安装

2026Q2 第一等离子体

2027Q2 连续稳定地通过重复重联方案将等离子体加热至一亿度

球形托卡马克探索装置
( 清华大学独立建设运行 )

中国联合球形托卡马克（SUNIST）是我国第一台球形托卡马克，由清华大学工程物理系和中国科学院物理研究所联合发起，2002 年建成。其目标是了解低环径比等离子体的基本特性，探索球形托卡马克等离子体启动和非感应电流驱动的方法。至今已运行超过 20 年，放电超过 10 万次，取得了丰硕的成果。

SUNIST的主要事件

2002年11月4日：获得第一等离子体，等离子体电流 40kA，磁场 0.06T

2003年 - 2007年：物理研究（边界等离子体，湍流，电子回旋波启动）

2008年：装置拆解，真空室改造，重新组装

2009年 - 2019年：磁场电源和控制系统持续升级，等离子体诊断不断丰富，开展了磁流体力学不稳定性、三维涡流及其影响、阿尔芬本征模、撕裂模、电子伯恩斯坦波加热等研究

2019年：等离子体电流 120kA，磁场 0.27T

2020年至今：持续升级改造，先进的加料方式等

重复重联原理验证装置
( 清华大学和星环聚能合作建设运行 )

SUNIST-2 球形托卡马克是为验证重复重联原理和 1T 磁场球形托卡马克的约束性能而特别设计的。2023 年 6 月，SUNIST-2 由星环聚能和清华大学合作建设完成，并获得第一等离子体。2024 年上半年，SUNIST-2 将通过重复磁重联将等离子体加热到 1700 万度（离子温度），达到星环聚能第一阶段里程碑，并与世界同类装置先进水平看齐。

SUNIST-2 主要参数

大半径 0.53m

小半径 0.33m

环向磁场 1T

等离子体电流 500kA

离子温度 1.5keV

聚变技术验证装置

星环聚能设计并建设的聚变技术验证装置 CTRFR-1 是一台等离子体参数接近聚变堆要求的中型高温超导球形托卡马克。其等离子体密度、温度和能量约束时间等核心参数将接近或超过功率平衡条件（Q = 1），达到星环聚能第二阶段里程碑。通过该装置，星环聚能将验证重复重联聚变堆的技术可行性。目前，星环聚能正在完成CTRFR-1的设计，并与清华大学机械工程系团队合作为 CTRFR-1 设计建造一个全尺寸高温超导 D 型线圈。

CTRFR-1 主要参数

大半径 1.0m

小半径 0.56m

环向磁场 3-5T

等离子体电流 3MA

离子温度 10keV

聚变商用示范堆

CTRFR-1 达到预定目标后，星环聚能将启动商用示范堆（CTRFR-2）的设计和建造，努力成为全球首个商用可控聚变示范堆。该示范堆将与业界伙伴合作验证聚变堆完整的燃料循环、功率输出、抗中子 / 热负荷材料等问题，形成第一壁、氚增殖包层等关键技术的解决方案，达到星环聚能第三阶段里程碑，稳步推进聚变能商业化。

CTRFR-2 主要参数和特点

大半径 3.0m

小半径 1.67m

环向磁场 5T

等离子体电流 11MA

离子温度 15keV

净输出电功率(P_e,net) 100MW

中心侧中子屏蔽层

外侧中子慢化和氚增殖包层和中子屏蔽层