科技公园核工业西南物理研究院 雷光玖
在地球上实现可控的核聚变反应，需要将反应物也就是等离子体(除固、液、气以外的物质的第四种状态)加热到上亿度的高温。
那么用什么方式来加热反应物呢?
答案就是辅助加热系统。其中最关键的一种辅助加热的方式就是中性束注入加热。
不久前，我国科学家在大功率射频驱动负离子中性束N-NBI(Negative Ion Based Neutral Beam Injection)研究取得了重大突破。经过刻苦攻关，我国大功率射频负离子N-NBI研发团队(以下简称“N-NBI团队”)取得了重要科研成果，成功研制负离子源N-NBI束线核心部件，掌握了大功率负氢离子源中性束注入器关键技术，指标国际领先，最高束能量已达202 keV, 负氢离子密度达317 A/m², 实现了射频负离子束准稳态运行5000 s。
据了解，该团队于2017年正式成立，由核工业西南物理研究院牵头，中科院等离子体物理研究所、华中科技大学、大连理工大学共同参与，雷光玖研究员作为项目负责人。近七年来，团队脚踏实地、潜心钻研、厚积薄发、突破瓶颈，在射频负离子源研制、束线系统研制、加速电极研制、高压电源研制、相关数值模拟研究以及辅助技术研究等方面，掌握了关键技术并积累了重要经验，取得了突破性的科研成果。
由于聚变堆中性束加热要求高束能量，正离子束中性化效率低，而负离子束可保持相当高的中性化效率，因此，未来中性束注入加热技术的关键在于大功率负离子源N-NBI系统的研发。
欧盟的ITER中性束研究团队通过10多年努力，研发出的射频负离子源处于射频等离子体放电研究阶段，目前，该装置还有诸多物理和工程难题需要解决。日本虽然是世界上第一个(1996年)成功实现高能负氢离子源中性束注入装置的国家，但其选择的灯丝离子源因寿命太短，只有约40000秒，很难用于聚变堆等离子体加热。德国在1998年就开始了先进射频负离子源研究，其四驱动负离子源装置仅实现约50 keV/24.6 A的实验参数。
针对射频负离子源的研发特点，我们的N-NBI团队从不同物理和技术目标出发，分三个阶段对关键技术进行研究，最终研制出负离子源N-NBI束线核心部件系统，实现了最高束能202 keV，负氢离子引出电流密度317 A/m²，稳态运行脉宽5000 s。这些成果标志着我国在N-NBI研究领域中的大功率负氢离子源研发技术已取得突破性进展，完成了从无到有，从有走到了该领域的国际前列。
【专家简介】
雷光玖：男，研究员。1987年毕业于四川大学无线电物理专业，工作于核工业西南物理研究院等离子体加热研究室，主要从事热核聚变等离子体加热及关键物理和工程技术研究。曾工作访问日本国家原子力研究所(JAEA)，德国马克斯普朗特等离子体研究所(IPP)，俄罗斯库尔卡托夫(KI)研究院，美国麻省理工学院(MIT)，日本京都大学，澳大利亚国立澳洲大学等。国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项和国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束聚变能发展研究项目首席科学家，国际ITER计划科学技术技咨询委员会(STAC)专家。
负责完成的研究项目：1)国内第一条1.1MW中性束加热系统;2)我国HL-2A装置上第一条中性束加热系统，并成功实现兆瓦级中性束等离子体加热;3)国家基础研究项目《大功率强流/大面积平行束射频离子源技术研究》;4)ITER计划专项《HL-2A强流中性束加热关键技术研究》;5)国家自然科学基金重大国际(地区)合作研究项目(非组织间协议项目)《中性束大功率射频离子源的物理问题研究》;6)国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束核聚变能发展研究项目《CFETR 负离子源中性束系统验证样机研制》;7)国家自然科学基金区域创新联合发展基金项目《高能负氢离子束的等离子体中性化物理问题研究》。
研究成果：国家科学技术部授予的国家高技术发展计划(863计划)十五周年先进个人;省部级科学技术进步特等奖1项，一等奖2项，二等奖2项。
研究方向：1.大功率射频驱动等离子体研究;2.大功率射频负离子源研究;3.高能离子束中性化研究;4.中性束等离子体加热研究。
