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【中国科学报】“人造太阳”将佩戴中国“和氏璧”

  9月20日,有着“人造太阳”之称的国际热核聚变实验堆(ITER)的首个大型超导磁体线圈——极向场6号线圈(PF6线圈)在安徽省合肥市竣工交付,其将通过海运方式运送至法国ITER现场。同时,聚变堆主机关键系统综合研究设施正式开工建设。

  该线圈由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所承担研制,位于实验堆超导磁体的底部,是必须首个安装到位的超重要大型线圈大部件。该线圈也是国际上研制成功的重量最大、难度最高的超导磁体,储能量是我国EAST装置最大极向场磁体的60倍。它的正常运行将决定是否能够“点亮”等离子体并维持等离子体的稳态“燃烧”,是决定ITER装置运行成败的最重要线圈之一。

  该线圈由9个绕制成双饼结构的线圈本体(铌钛超导导体)以及一系列支撑附件组成,总重达400吨,相当于两架波音747飞机的重量。该线圈绕制所采用的铌钛超导导体长约13.5公里,绕制完成的线圈主体外径约11.2米,呈饼式结构,外形类似中国古代的和氏璧。

  为圆满完成PF6线圈生产制造任务,等离子体所项目团队在产品研制过程中相继攻克了诸多核心工艺难题,特别是为了满足超导线圈绝缘体耐低温、抗辐射、耐高压以及高力学性能需求,线圈绕组在经过工艺处理后,应保证其内无任何可见杂质、气泡和裂纹等缺陷。通过两年多的顽强拼搏,团队顺利完成9个双饼和1个实验双饼的绝缘浇注工作,成功掌握了该项核心技术,完美实现“零缺陷”的既定技术目标。

  6年的研制过程中,该线圈所有关键制造工艺及部件全部一次性通过ITER国际组认证,双饼制造合格率达到100%,超导接头性能显著优于ITER技术要求。该线圈的成功制造,不仅打破了发达国家在这一领域的技术壁垒,生产设备实现了全国产化,同时还发展和完善了超导磁体制造的标准和相关规范,先后孕育出十余项专项标准,为我国未来聚变堆标准建设提供了有益参考。

  该线圈项目的圆满完成,为中欧双方共同推进ITER项目建设与合作积累了宝贵经验,也为今后进一步拓展中欧核聚变能源领域合作的深度和广度提供了成功范例。

  交付现场,合肥综合性国家科学中心核心建设内容之一 ——聚变堆主机关键系统综合研究设施宣布开工建设。这也是合肥综合性国家科学中心成立以来,国家批准建设的首个重大科技基础设施。

  据了解,ITER计划是当今世界最大的多边国际科技合作项目之一,其目的是通过建造反应堆级核聚变装置,验证和平利用核聚变发电的科学和工程技术可行性, 是实现未来商业用聚变能的关键一步,由中国、欧盟、俄罗斯、美国、日本、韩国和印度七方30多个国家共同合作。

  (原载于《中国科学报》 2019-09-23 第4版 综合)

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