核聚变托克马克装置研究的最终目的是实现可控的核聚变反应，并将其用于商业发电。然而，作为一种巨型工程装置，托克马克在运行时本身也需要消耗大量的电力能量，这些能量的绝大部分用于其电源系统。
电源系统功能
电源系统在ITER装置中扮演着至关重要的角色，其主要功能可以概括为以下三个方面：
-提供能量：它为微波加热、中性粒子注入等关键设备供应能量，以保持聚变反应所需的高温等离子体状态。
-产生磁场：通过向各超导线圈输送电流，产生强大的磁场，这些磁场对于约束和控制等离子体的形状至关重要。
-供电与保护：为聚变装置的各个辅助系统提供电力，并配备有磁体失超保护电路，确保系统的安全运行。
如图所展示的，ITER电源系统由多个组成部分构成，包括但不限于稳态和脉冲高压变电站、磁体电源系统、连接至法国400 kV的电网、以及为中性束注入(NB)、离子回旋共振加热(ICRF)、电子回旋共振加热(ECRF)和微波加热(LHCD)等装置提供能量的电源系统。此外，还包括无功补偿和滤波系统，以确保电力供应的稳定性和质量。这些组成部分共同确保了ITER装置高效、可靠的电力供应。
电源系统是托克马克装置的关键设备，可以说是核聚变装置的生命线。它主要包括环向场线圈和极向场线圈的供电电源，任务是在这些线圈中激励起可控的巨大电流，以产生约束等离子体所需的螺旋磁场。
托卡马克装置供电的特点
脉冲电源工作方式：托卡马克装置采用脉冲工作方式，因此其电源系统也是脉冲式的。这是因为等离子体电流的产生、建立和维持依赖于欧姆线圈提供的有限摆动伏特秒数。
大功率供电需求：即使是中小型托克马克装置的脉冲供电总功率，也相当于一个小型发电站的输出功率。对于大型托克马克装置，其功率需求相当于一个大型发电站。以下是两个大型托克马克装置的环向场运行功率参数的对比：
储能设备容量巨大：在一些托克马克装置中，电源系统需要储能设备来满足负载供电要求，因为负载不可能连续或过高地从电网吸收功率。例如，ITER中的18个环向场线圈的储能达到40GJ，如果这些能量瞬间释放，其破坏力相当于10吨TNT炸药。
对电网的冲击：托克马克装置使用交流飞轮发电机组或直接使用电网供电，并通过晶闸管变流器将交流功率转换为直流。这可能会产生谐波，影响电网供电质量，甚至导致电网电压下降。为了缓解这一问题，通常需要建设大容量的无功补偿设备，如图中的80Mvar无功补偿设备所示。
其他电源系统
托克马克装置还包括快控电源、成型场线圈电源、偏滤器线圈电源以及用于中性束注入、离子回旋共振加热、低杂波电流驱动的高压电源等，它们的电源结构形式多样。
参考链接：
- https://mp.weixin.qq.com/s/Wj2gUuzjPR-Z0IH2fgfU7g
- https://mp.weixin.qq.com/s/8nkYDhY8UF_wkEEnE-mfvg