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9月20日,有著“人造太陽”之稱的國際熱核聚變實驗堆(ITER)的首個大型超導磁體線圈——極向場6號線圈(PF6線圈)在安徽省合肥市竣工交付,其將通過海運方式運送至法國ITER現(xiàn)場。同時,聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施正式開工建設。
該線圈由中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所承擔研制,位于實驗堆超導磁體的底部,是必須首個安裝到位的超重要大型線圈大部件。該線圈也是國際上研制成功的重量最大、難度最高的超導磁體,儲能量是我國EAST裝置最大極向場磁體的60倍。它的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”,是決定ITER裝置運行成敗的最重要線圈之一。
該線圈由9個繞制成雙餅結構的線圈本體(鈮鈦超導導體)以及一系列支撐附件組成,總重達400噸,相當于兩架波音747飛機的重量。該線圈繞制所采用的鈮鈦超導導體長約13.5公里,繞制完成的線圈主體外徑約11.2米,呈餅式結構,外形類似中國古代的和氏璧。
為圓滿完成PF6線圈生產制造任務,等離子體所項目團隊在產品研制過程中相繼攻克了諸多核心工藝難題,特別是為了滿足超導線圈絕緣體耐低溫、抗輻射、耐高壓以及高力學性能需求,線圈繞組在經(jīng)過工藝處理后,應保證其內無任何可見雜質、氣泡和裂紋等缺陷。通過兩年多的頑強拼搏,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,完美實現(xiàn)“零缺陷”的既定技術目標。
6年的研制過程中,該線圈所有關鍵制造工藝及部件全部一次性通過ITER國際組認證,雙餅制造合格率達到100%,超導接頭性能顯著優(yōu)于ITER技術要求。該線圈的成功制造,不僅打破了發(fā)達國家在這一領域的技術壁壘,生產設備實現(xiàn)了全國產化,同時還發(fā)展和完善了超導磁體制造的標準和相關規(guī)范,先后孕育出十余項專項標準,為我國未來聚變堆標準建設提供了有益參考。
該線圈項目的圓滿完成,為中歐雙方共同推進ITER項目建設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域合作的深度和廣度提供了成功范例。
交付現(xiàn)場,合肥綜合性國家科學中心核心建設內容之一 ——聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施宣布開工建設。這也是合肥綜合性國家科學中心成立以來,國家批準建設的首個重大科技基礎設施。
據(jù)了解,ITER計劃是當今世界最大的多邊國際科技合作項目之一,其目的是通過建造反應堆級核聚變裝置,驗證和平利用核聚變發(fā)電的科學和工程技術可行性, 是實現(xiàn)未來商業(yè)用聚變能的關鍵一步,由中國、歐盟、俄羅斯、美國、日本、韓國和印度七方30多個國家共同合作。
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