一文了解ITER电源系统的基础概念与中国贡献

8月19日，中国国际核聚变能源计划执行中心（简称“核聚变中心”）与国际热核聚变实验堆（ITER）组织成功签署《ITER磁体变流器电源二期现金任务协议》。这是中方在ITER实物贡献（采购包）之外承担的重大现金任务协议。

一、ITER电源系统功能

电源系统被称为核聚变装置的“生命线”，在ITER项目中占据着极其重要的地位，其功能主要有以下三点：

• 为微波、中性粒子等装置提供能量，维持聚变反应所需高温等离子体环境。
• 为各超导线圈导通电流，产生对应强磁场以约束和控制等离子体位形。
• 为聚变装置各辅助系统供电及磁体失超的保护电路。

二、ITER电源系统构成

ITER电源系统主要包括：

• 400kV高压变电站：负责从法国电网接入高压电力并进行初步转换，主要分为PPEN（脉冲高压变电站）和SSEN（稳态高压变电站）两部分。前者是ITER托卡马克在不同运行模式下，供给ITER的脉冲负荷为约40套磁体功率电源及60套辅助加热系统功率电源等；后者为ITER托卡马克其他系统如真空、低温、水冷等其他重要子系统以及各类常规配电如照明等提供稳态功率。

• 磁体变流电源：将交流电转换为直流电，为超导线圈提供高电流。变流器单元针对不同磁体线圈（如TF、PF、CS线圈）独立配置，实现磁场精准控制。

  为ITER纵场线圈、极向场线圈、中心螺线管线圈和校正场线圈等超导线圈提供可变功率的电力。

• 微波、中性粒子装置等电源系统：即中性束注入NBI，离子回旋ICRF，电子回旋ECRF，微波加热LHCD电源系统。

• 无功补偿及其滤波系统（RPC&HF）：补偿变流器产生的无功功率，滤除电网谐波，保障供电质量及电网稳定性。

三、中国对ITER电源系统的贡献

中国自2005年开始正式参与ITER电源工作，

根据ITER组织采购计划，电源系统分成一期和二期两个阶段实施：一期任务由中国和韩国以采购包形式承担，二期任务将与一期任务进行串联连接和系统集成。

1

.一期采购包部分

中

科院合肥研究院等离子体物理研究所，是ITER中国工作组的主要依托单位之一，承担了中国采购包的大部分研发任务。一期电源部分主要包括了三大核心采购包，即磁体变流电源、无

功补偿及谐波抑制系统、PPEN设备。2

0

08年，中科院等离子体所电源团队指出原极向场电源设计方案（FDR2001）存在重大风险：在超导磁体电源系统中内旁通不能正常运行；不能满足故障抑制能力要求；存在系统过电压和低频振荡。与此同时，团队有针对性地提出以外旁通替代内旁通、晶闸管整流桥反并联设计和多变流器单元串联顺序控制3个优化修正方向，后被ITER采用。

2.

二

期现金任务

今年8月19日，核聚变中心与ITER组织签订了《ITER磁体变流器电源二期现金任务协议》。按照任务协议，中国将承担两套极向场变流器电源、四套垂直稳定场变流器电源及一、二期变流器电源间直流连接母线等设备的设计、样机研制、批量制造、集成测试和现场安装调试等任务。

四、

中国科

学院等离子体物理研究所：在电源系统方面，等离子体所承担了ITER磁体电源系统研制及测试、ITER脉冲高压变电站（PPEN）设备采购设计资料分析、转换及系统集成、ITER无功补偿系统与变流器电源系统联合测试等重大采购包项目，以及本次中标的二期任务项目。

核工

荣信汇

保

按照I

参考资料：

• https://iterchina.cn/picnews/info/2025/14110.html
• https://www.energychina.press/cn/article/pdf/preview/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2022.02.002.pdf
• http://ps.ipp.ac.cn/list.php?c_id=8
• https://rxhk.com/m/gongsixinwen/264.html
• http://www.twbb.com.cn/baobiandq/vip_doc/17961449.html