ITER磁體饋線系統(tǒng)校正場線圈內(nèi)饋線部件

4月11日晚，一批重約20噸的大科學(xué)裝置關(guān)鍵部件從合肥港出發(fā)，經(jīng)由上海遠(yuǎn)渡重洋運往法國馬賽，為全球最大“人造太陽”——ITER（國際熱核聚變實驗堆），補充關(guān)鍵“生命線”。

為“人造太陽”建“血管”

ITER，由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國七方共同實施。該項目旨在模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的核聚變過程，探索受控核聚變技術(shù)商業(yè)化可行性。

在這個被視為全球各國共同“種太陽”的國際大科學(xué)工程計劃中，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（以下簡稱“等離子體所”）是中方任務(wù)的主要承擔(dān)單位之一，承接了超導(dǎo)導(dǎo)體、校正場線圈、磁體饋線等眾多采購包任務(wù)。

4月11日，在合肥交付送運的正是磁體饋線采購包中尺寸最大的部件——最后一套校正場線圈內(nèi)饋線部件。

交付現(xiàn)場工作人員介紹，聚變堆磁體可以視作ITER的“大骨架”，而磁體饋線則相當(dāng)于穿連其中的“血管”。磁體饋線系統(tǒng)為聚變堆磁體傳輸能量和冷卻介質(zhì)、提供控制信號的反饋，在故障態(tài)下則作為磁體儲能的泄放通道，確保磁體能量的及時安全泄放，可以說是“人造太陽”的“生命線”。而本次交付的超大部件則可理解為通聯(lián)心臟的關(guān)鍵“血管”。

耗時6年攻克關(guān)鍵技術(shù)難題

作為磁體饋線系統(tǒng)中尺寸最大的部件，本次交付的校正場線圈內(nèi)饋線共有9套，由直徑16米、高度3米的半環(huán)結(jié)構(gòu)組成。這一整套部件的制造耗時近6年。

“饋線需要在零下269攝氏度的環(huán)境中工作，還要承受強電流和惡劣的電磁環(huán)境，設(shè)計研制挑戰(zhàn)較大，需要同步保障結(jié)構(gòu)強度、電源性能等多方因素。”等離子體所高級工程師張清泉表示。

該內(nèi)饋線作為饋線傳輸?shù)淖罱K段，直接與校正場線圈（補償磁體系統(tǒng)由于制造和裝配造成的磁場誤差）相連接。超導(dǎo)尺寸下的接口精度需控制在±2.5毫米范圍內(nèi)，超導(dǎo)部件需滿足10千伏直流耐壓下絕緣電阻不小于500兆歐、5千伏局部放電測試中小于6納庫侖的嚴(yán)格要求，接頭盒電阻小于5納歐。

為攻克這些技術(shù)難題，項目團隊創(chuàng)新發(fā)展了針對大尺寸部件的全包絡(luò)高精度測量網(wǎng)絡(luò)、半疊包預(yù)浸漬帶絕緣工藝、純銦搭接的超導(dǎo)接頭盒等技術(shù)，其中關(guān)鍵部件超導(dǎo)接頭盒小于0.5納歐，領(lǐng)先業(yè)界同行。

“本套部件的成功交付為ITER現(xiàn)場磁體饋線的成功安裝提供了先決條件。從EAST的建設(shè)到ITER采購包的承接，我們積累、發(fā)展了超導(dǎo)技術(shù)、低溫技術(shù)，以及其他跟磁約束聚變相關(guān)的核心技術(shù)，為接下來建設(shè)中國自主的聚變堆奠定了基礎(chǔ)。”等離子體所副所長陸坤表示。

關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率提升至100%

本次超大部件的竣工交付意味著ITER磁體饋線系統(tǒng)中所有超大部件的研制任務(wù)順利完成，整體饋線系統(tǒng)采購包任務(wù)完成度達(dá)85%。

整體饋線系統(tǒng)采購包是國內(nèi)承接的工程復(fù)雜程度最高的采購包，共計31套，總重約1600噸。

自承接ITER磁體饋線系統(tǒng)采購包任務(wù)以來，項目團隊相繼攻克了68千安高溫超導(dǎo)電流引線、低溫超導(dǎo)接頭、低溫絕緣材料等技術(shù)，累計交付饋線系統(tǒng)大部件上百套，總重超1400噸，關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率從31%提升至100%，彰顯了中國聚變工程實力，實現(xiàn)了從技術(shù)追趕到國際引領(lǐng)的跨越。

依靠自主研發(fā)，等離子體所掌握了系列聚變工程關(guān)鍵技術(shù)，交付進度和產(chǎn)品質(zhì)量在ITER七方中居前列，創(chuàng)造多項第一。

·合肥日報-合新聞記者 張玉蓮 文 張正朋 攝·