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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【光明日報】我國成功研制ITER首個大型超導(dǎo)磁體線圈

2019-09-22 光明日報常河

【字體：大中小】

語音播報

　　由歐盟、美、日、俄、中、韓、印七方共同承擔(dān)的國際熱核聚變實驗堆ITER計劃是當(dāng)今世界最大的多邊國際科技合作項目之一，是實現(xiàn)未來商業(yè)用聚變能的關(guān)鍵一步。作為ITER中國工作組的重要單位之一，等離子體所承擔(dān)了導(dǎo)體、校正場線圈、超導(dǎo)饋線、電源、診斷等采購包，占中國承擔(dān)ITER采購包任務(wù)的近80%。

　　由合肥等離子體物理研究所研制的極向場6號超導(dǎo)線圈，又稱“PF6線圈”，位于ITER實驗堆超導(dǎo)磁體的底部，由9個繞制成雙餅結(jié)構(gòu)的線圈本體（鈮鈦超導(dǎo)導(dǎo)體）以及一系列支撐附件組成，總重高達400噸，相當(dāng)于兩架波音747飛機的重量。該線圈繞制所采用的NbTi（鈮鈦）超導(dǎo)導(dǎo)體長約13.5公里，繞制完成的線圈主體外徑約11.2米，呈餅式結(jié)構(gòu)，外形酷似中國古代的和氏璧。PF6線圈是國際上研制成功的重量最大、難度最大的超導(dǎo)磁體，儲能是EAST裝置最大極向場磁體的60倍。

　　PF6線圈除具備同類線圈主要功能外，還具有保證極向場磁場位形、提供等離子體單零偏濾位型的重要功能，是所有ITER所用磁體中裝置極向場超導(dǎo)線圈中制造技術(shù)難度大、單體自身重量最重、匝數(shù)最多最大、必須首個安裝到位的超重要大型線圈大部件。因此，能否成功研制PF6線圈并如期完成現(xiàn)場安裝，確保正常運行，將決定是否能夠“點亮”等離子體并維持等離子體的穩(wěn)態(tài)“燃燒”，直接決定ITER計劃以及2025年ITER實驗堆第一次等離子體放電這一重大工程節(jié)點的成敗。

　　為圓滿完成PF6線圈生產(chǎn)制造任務(wù)，等離子體所PF6項目團隊相繼攻克線圈高精度雙餅雙線并繞、大尺寸高剛性導(dǎo)體精確冷成型、復(fù)雜空間位形氦進出管自動焊接、低損耗超導(dǎo)接頭制造與低溫電測試、超大截面線圈絕緣雙餅真空壓力浸漬處理及其加熱固化等諸多核心工藝難題。特別是為了滿足超導(dǎo)線圈絕緣體耐低溫（零下269℃）、抗輻射、耐高壓（3萬伏）以及高力學(xué)性能需求，線圈繞組在經(jīng)過絕緣真空壓力浸漬工藝處理后，應(yīng)保證其內(nèi)無任何可見雜質(zhì)、氣泡和裂紋等缺陷。對于直徑超過10米、重400噸的超級線圈來說，這種“零缺陷”要求，是對數(shù)以噸計的樹脂注入、脫汽和固化工藝以及線圈外形尺寸精密控制提出的極大挑戰(zhàn)。

　　通過兩年多的頑強拼搏，PF6團隊順利完成9個雙餅和1個實驗雙餅的絕緣澆注工作，成功掌握了該項核心技術(shù)，完美實現(xiàn)“零缺陷”的既定技術(shù)目標(biāo)。6年的線圈研制過程中，PF6線圈所有關(guān)鍵制造工藝及部件全部一次性通過ITER國際組認(rèn)證，雙餅制造合格率達100%，超導(dǎo)接頭性能顯著優(yōu)于ITER技術(shù)要求。PF6線圈的成功制造不僅打破了發(fā)達國家在這一領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)了全國產(chǎn)化，同時還發(fā)展和完善了超導(dǎo)磁體制造的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范，先后孕育出十余項專項標(biāo)準(zhǔn)，為我國未來聚變堆標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提供了有益參考。

　　據(jù)悉，PF6項目不僅實現(xiàn)了中歐合作雙方技術(shù)和管理方面的人員高度融合，精誠合作，建立起相互信任、相互支持的國際合作良好氛圍，也成功推動了我們的國產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和管理經(jīng)驗走出國門，帶動起中歐雙方供應(yīng)商層面的更多互動和協(xié)作，促進了其他國產(chǎn)技術(shù)或裝備的輸出。PF6線圈項目的圓滿完成，為中歐雙方共同推進ITER項目建設(shè)與合作積累了寶貴經(jīng)驗，也為今后進一步拓展中歐核聚變能源領(lǐng)域合作的深度和廣度提供了成功范例。

　?。ㄔd于《光明日報》 2019-09-22 04版）

　　一個外形酷似中國古代和氏璧、總重相當(dāng)于兩架波音747飛機的巨大線圈靜靜停放在安徽省合肥熔安動力公司的車間內(nèi)。不久之后，這個由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所承擔(dān)研制的國際熱核聚變實驗堆ITER計劃首個大型超導(dǎo)磁體線圈——極向場6號線圈（PF6線圈）就將通過巢湖，經(jīng)太平洋、印度洋、地中海，抵達法國ITER現(xiàn)場。這意味著我國成功研制的ITER首個大型超導(dǎo)磁體線圈竣工交付。
　　由歐盟、美、日、俄、中、韓、印七方共同承擔(dān)的國際熱核聚變實驗堆ITER計劃是當(dāng)今世界最大的多邊國際科技合作項目之一，是實現(xiàn)未來商業(yè)用聚變能的關(guān)鍵一步。作為ITER中國工作組的重要單位之一，等離子體所承擔(dān)了導(dǎo)體、校正場線圈、超導(dǎo)饋線、電源、診斷等采購包，占中國承擔(dān)ITER采購包任務(wù)的近80%。
　　由合肥等離子體物理研究所研制的極向場6號超導(dǎo)線圈，又稱“PF6線圈”，位于ITER實驗堆超導(dǎo)磁體的底部，由9個繞制成雙餅結(jié)構(gòu)的線圈本體（鈮鈦超導(dǎo)導(dǎo)體）以及一系列支撐附件組成，總重高達400噸，相當(dāng)于兩架波音747飛機的重量。該線圈繞制所采用的NbTi（鈮鈦）超導(dǎo)導(dǎo)體長約13.5公里，繞制完成的線圈主體外徑約11.2米，呈餅式結(jié)構(gòu)，外形酷似中國古代的和氏璧。PF6線圈是國際上研制成功的重量最大、難度最大的超導(dǎo)磁體，儲能是EAST裝置最大極向場磁體的60倍。
　　PF6線圈除具備同類線圈主要功能外，還具有保證極向場磁場位形、提供等離子體單零偏濾位型的重要功能，是所有ITER所用磁體中裝置極向場超導(dǎo)線圈中制造技術(shù)難度大、單體自身重量最重、匝數(shù)最多最大、必須首個安裝到位的超重要大型線圈大部件。因此，能否成功研制PF6線圈并如期完成現(xiàn)場安裝，確保正常運行，將決定是否能夠“點亮”等離子體并維持等離子體的穩(wěn)態(tài)“燃燒”，直接決定ITER計劃以及2025年ITER實驗堆第一次等離子體放電這一重大工程節(jié)點的成敗。
　　為圓滿完成PF6線圈生產(chǎn)制造任務(wù)，等離子體所PF6項目團隊相繼攻克線圈高精度雙餅雙線并繞、大尺寸高剛性導(dǎo)體精確冷成型、復(fù)雜空間位形氦進出管自動焊接、低損耗超導(dǎo)接頭制造與低溫電測試、超大截面線圈絕緣雙餅真空壓力浸漬處理及其加熱固化等諸多核心工藝難題。特別是為了滿足超導(dǎo)線圈絕緣體耐低溫（零下269℃）、抗輻射、耐高壓（3萬伏）以及高力學(xué)性能需求，線圈繞組在經(jīng)過絕緣真空壓力浸漬工藝處理后，應(yīng)保證其內(nèi)無任何可見雜質(zhì)、氣泡和裂紋等缺陷。對于直徑超過10米、重400噸的超級線圈來說，這種“零缺陷”要求，是對數(shù)以噸計的樹脂注入、脫汽和固化工藝以及線圈外形尺寸精密控制提出的極大挑戰(zhàn)。
　　通過兩年多的頑強拼搏，PF6團隊順利完成9個雙餅和1個實驗雙餅的絕緣澆注工作，成功掌握了該項核心技術(shù)，完美實現(xiàn)“零缺陷”的既定技術(shù)目標(biāo)。6年的線圈研制過程中，PF6線圈所有關(guān)鍵制造工藝及部件全部一次性通過ITER國際組認(rèn)證，雙餅制造合格率達100%，超導(dǎo)接頭性能顯著優(yōu)于ITER技術(shù)要求。PF6線圈的成功制造不僅打破了發(fā)達國家在這一領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)了全國產(chǎn)化，同時還發(fā)展和完善了超導(dǎo)磁體制造的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范，先后孕育出十余項專項標(biāo)準(zhǔn)，為我國未來聚變堆標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提供了有益參考。
　　據(jù)悉，PF6項目不僅實現(xiàn)了中歐合作雙方技術(shù)和管理方面的人員高度融合，精誠合作，建立起相互信任、相互支持的國際合作良好氛圍，也成功推動了我們的國產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和管理經(jīng)驗走出國門，帶動起中歐雙方供應(yīng)商層面的更多互動和協(xié)作，促進了其他國產(chǎn)技術(shù)或裝備的輸出。PF6線圈項目的圓滿完成，為中歐雙方共同推進ITER項目建設(shè)與合作積累了寶貴經(jīng)驗，也為今后進一步拓展中歐核聚變能源領(lǐng)域合作的深度和廣度提供了成功范例。
　?。ㄔd于《光明日報》 2019-09-22 04版）

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