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国家磁约束核聚变能发展研究专项
2018年度项目申报指南
聚变能源由于资源丰富和近无污染，成为人类社会未来的理想能源，是最有希望彻底解决能源问题的根本出路之一，对于我国经济、社会的可持续发展具有重要的战略意义，是关系长远发展的基础前沿领域。
本专项总体目标是：在“十三五”期间，以未来建堆所涉及的国际前沿科学和技术目标为努力方向，加强国内与“国际热核聚变实验堆”（ITER）计划相关的聚变能源技术研究和创新，发展聚变能源开发和应用的关键技术，以参加ITER计划为契机，全面消化吸收关键技术；加快国内聚变发展，开展高水平的科学研究；以我为主开展中国聚变工程实验堆（CFETR）的详细工程设计，并结合以往的物理设计数据库在我国的“东方超环”（EAST）、“中国环流器2号改进型”（HL-2M）托卡马克装置上
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开展与CFETR物理相关的验证性实验，为CFETR的建设奠定坚实科学基础。加大聚变技术在国民经济中的应用，大力提升我国聚变能发展研究的自主创新能力，培养并形成一支稳定的高水平聚变研发队伍。
2018年，本专项将以聚变堆未来科学研究为目标，加快国内聚变发展，重点开展高水平的科学研究、CFETR关键技术预研及聚变堆材料研发等工作，继续推动我国磁约束核聚变能的基础与应用研究。
按照分步实施、重点突出原则，2018年拟优先支持13个方向，国拨总经费3.5亿元。指南方向1~9，每个指南方向拟支持1~2个项目。指南方向10~13，每个指南方向拟支持4个项目，国拨总经费不超过4800万元。
本专项的项目执行期一般为5年。原则上所有项目应整体申报。指南方向1~9项目须覆盖相应指南研究方向的全部考核指标，下设课题数不超过5个，每个项目所含单位数不超过20个。指南
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方向10~13的项目下不设课题。
对于指南方向1~9，原则上只立1项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同的情况下，可同时支持2个项目，并建立动态调整机制，根据中期评估结果确定后续支持方式。
申报单位根据指南支持方向，面向解决重大科学问题、突破关键技术及建立规模化资源共享平台进行整体设计、合理安排课题；项目负责人应具备较强的组织管理能力。
1. 面向聚变堆的先进偏滤器位形实现和控制方法研究 研究内容：面向CFETR，发展雪花、三叉（Tripod）等先进偏滤器位形的控制和识别技术。通过解决垂直不稳定性控制及先进偏滤器位形的精确识别等关键问题，发展基于双X点连线长度和角度的控制算法，研发具备有效控制双X点、多打击点等复杂磁拓扑位形的先进控制系统。在大功率辅助加热条件下，开展大拉长比、高三角形变的先进偏滤器位形实验研究，掌握先进偏滤器位形的稳定控制技术，为CFETR的工程设计和未来运行提供
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技术支撑。
考核指标：在辅助加热功率大于4 MW条件下实现具有雪花、Tripod先进偏滤器位形的等离子体运行；实现X点及打击点识别时间小于1毫秒，位置控制精度小于1厘米；实现大拉长比（1.5~1.8）和高三角形变（0.2~0.6）先进偏滤器位形的等离子体控制；实现热负荷控制小于10MW/m2稳定运行。
2. 面向CFETR的等离子体稳态集成控制技术及实验验证 研究内容：建立能够验证CFETR稳态运行要求的先进等离子体控制集成框架，以及与之相适应的安全、控制、通讯和数据框架，并发展相关软件；集成诊断、加热及其它外部控制手段，研究发展托卡马克等离子体控制模型和策略，实现对高性能等离子体性能和行为的控制，包括：位形、压强、偏滤器热负荷和磁流体（MHD）稳定性等的控制以及破裂预警与防护；开展相关实验研究，探索等离子体动理学分布参数的主动控制方法和策略；在高参数下验证等离子体控制模型，优化和完善控制器，运用先
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进的控制和人工智能技术建立高性能等离子体的稳态运行平台。
考核指标：建成具有自主知识产权的托卡马克等离子体控制及数据集成平台；实现不少于2个独立物理控制量（压强、功率等）下的稳定、长脉冲（大于200秒）高约束先行实验，验证控制系统和主要控制算法的可靠性、安全性和有效性；该控制系统需具备未来复杂工况下集成、安全预警、扩展等功能。
3. 面向ITER/CFETR的高热负荷控制及相关物理研究 研究内容：瞄准ITER/CFETR高约束、高热负荷条件下等离子体运行的物理机制与运行控制问题开展研究。利用主动送气、杂质注入等手段，实现部分及完全偏滤器脱靶的高约束模运行；探索偏滤器热沉积区展宽与主动调控靶板热负荷、粒子流的方法和机理；在不同第一壁材料的条件下，探索解决10 MW/m2 量级热负荷问题的实验手段，并与芯部等离子体高约束性能运行模式相兼容；发展相关测量诊断，开展热沉积区展宽、脱靶产生机理、高约束运行模式与偏滤器兼容等关键物理问题研究，为ITER及
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国家磁约束核聚变能发展研究专项2018年项目申报指引-国家科技部
