要聞          城市遠洋      |      老外在安徽             長三角一體化      |      直觀中國      |     視界     |      原創      |      熱點專題      
【新時代新征程新偉業·江淮記者走基層】“人造太陽”加速進行時
2022-12-02 13:33:32來源:中安在線編輯:劉旭東責編:趙瀅溪

  中安在線、中安新聞客戶端訊 人類一旦掌握了核聚變能,便可擁有源源不斷的清潔能源。

  12月1日,冬日裏的合肥綜合性國家科學中心大科學裝置集中區內,科研工作者正在向這一人類終極夢想不斷邁進。

  作為國家“十三五”重大科技基礎設施,聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施(CRAFT)是合肥獲批綜合性國家科學中心後首個落戶大科學裝置集中區的國家重大科技基礎設施項目,該設施目標是建成國際核聚變領域參數最高、功能最完備的綜合性研究及測試平臺。當前,該主體工程“進度條”全力推進,已經完成100余個關鍵里程碑建設任務及核心部件的設計、預研和測試驗證,從子系統的實驗室研發測試階段進入到了部分關鍵部件的研製和現場集成及調試階段。

【新時代新征程新偉業·江淮記者走基層】“人造太陽”加速進行時_fororder_W020221202046934497867

CRAFT設施1/8真空室及總體安裝實驗平臺

  “橘子瓣”:提供真空環境

  在聚變堆園區11號科研廠房,一個高度20米,外形似“橘子瓣”狀的實驗平臺已經基本落成,這就是CRAFT設施1/8真空室及總體安裝實驗平臺。

  “1/8真空室能夠為上億攝氏度高溫等離子體提供真空環境,只有在高真空、無雜質的情況下能夠很好地進行聚變反應。同時也是聚變堆氘氚反應中的一道安全屏障。”中科院合肥研究院等離子體物理研究所副所長陸坤介紹説。

  該平臺為D型截面雙層殼體結構,總高20米,D型截面高11米,最大環向直徑19.5米,最小環向直徑5.7米。真空室殼體選用50毫米厚的超低碳不銹鋼材料,總重達5600噸,是個名副其實的“焊接俠”。

  “我們攻克了高精度成型技術,尤其是焊接技術。一個1/8扇段的壁厚從50毫米到100毫米,不僅厚還要保持高精度,需要達到毫米量級焊接變形的要求。”陸坤説,1/8真空室樣件平臺在研製過程中形成了40多項專利技術,包括精密成型、柔性自動化焊接、相控陣超聲無損檢測以及大視場鐳射準直測量等關鍵技術。

  目前,預計1/8真空室及總體安裝實驗平臺正在進行最後的部件總裝,預計明年初啟用。

  陸坤表示,實驗平臺搭建好之後,將利用真空室來安裝面對高溫等離子體的內部部件,包括包層、偏濾器等,以及搭建遙控作業系統,開展相關維護模擬的驗證。

  距離真正的聚變實驗堆還有多遠?“目前我們已經完成了聚變堆所有的工程設計,40%以上核心部件的圖紙也已經完成,具備了建造我們自己大型聚變堆的工程條件。”陸坤透露,目前正在規劃一個緊湊型的小型聚變堆,探索前期的氘氚運行實驗,預計今年年底啟動建設,明年開展相關部件的研製工作。

【新時代新征程新偉業·江淮記者走基層】“人造太陽”加速進行時_fororder_W020221202046998386049

測試平臺

  “開水壺”:“加熱”“人造太陽”

  “人造太陽”要實現聚變,那麼它需要達到上億度的溫度。“加熱方式有很多,我們選擇的是中性束注入的方式。”中科院合肥研究院等離子體物理研究所梁立振副研究員打了個比方:“類似于水蒸氣燒開水的過程。我們將負離子源中性束注入系統的能量和功率提上來,這就意味著提升了‘人造太陽’的加熱功率和能量。”

  該項目團隊一直針對未來聚變堆中性束注入系統研製過程中的大面積負離子産生、引出、加速、束傳輸和調控等核心技術開展研究,分別開展了射頻放電鍛鍊、負離子産生、引出和加速研究,通過參數優化最高獲得204 A/m2的負離子引出,並實現穩定可重復的105秒長脈衝負離子束。“這些技術指標的實現,標誌著我們從之前國際先進水準的一半,達到了如今與國際水準並跑,意味著我國成為國際上少數掌握強流射頻負離子源核心技術的國家。”梁立振説,這為聚變堆的建設和發展奠定了堅實的基礎。

【新時代新征程新偉業·江淮記者走基層】“人造太陽”加速進行時_fororder_W020221202047061470446

工作人員正在調試

  TF磁體:製造D形線圈

  走進聚變堆園區8號科研廠房的恒溫潔凈車間,幾名科研人員正在進行TF磁體的線圈繞制。

  環向場線圈繞制生産線由導體放送系統、導體校直系統、在線超聲清洗系統、導體噴砂與清洗系統、導體連續彎繞機、線圈繞制回轉平臺等設備通過自動控制系統聯動控制組成,用來開展聚變堆級全尺寸D形線圈的製造驗證。

  “目前我們已經完成了整個生産線的設備安裝和聯調,正在用900米的銅纜導體進行整個生産工藝的最終驗證。”中科院合肥研究院等離子體物理研究所文偉研究員介紹道。

  環向場線圈採用全球首創的高、中、低場三個子線圈堆疊和套裝組成,繞制後的線圈輪廓度和平面度不超過1.5毫米的嚴苛要求給繞制工作帶來很大難度。文偉説,“我們採用無張力繞制技術對截面64mm*64mm的超導導體進行連續精密繞制。完成了複雜輪廓繞制運動軌跡模擬、無張力連續推彎成形、截面氦管自動焊接等一系列關鍵技術研究,掌握了核心技術。”

  “採用現在的方法將大大降低整個磁體的造價。”文偉介紹,“未來的聚變堆需要16個同樣的磁體。一個磁體我們可以節約5億元,16個磁體能夠節約近百億元了。”

  此外,偏濾器部件測試平臺、聚變遙操作測試平臺、輔助加熱系統、低溫系統、環向場大型超導磁體熱處理系統、中心螺管模型線圈磁體測試系統等子系統研製正在加快進行。110KV終端變電站及附屬供配電系統,由內循環外循環和冷凍水系統組成的水冷系統等配套支撐系統已經建成並投入運行。

  核聚變大科學團隊正以“時不我待、只爭朝夕”的緊迫感和“時時放心不下”的責任感,聚焦聚變堆建設運行的關鍵科學技術和工程建設難題,加快推動聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施建成國際最先進的大型綜合性測試平臺,為未來聚變堆關鍵工程技術研發和建設運行保駕護航。(記者 徐慧媛)

國際在線版權與信息産品內容銷售的聲明

1、“國際在線”由中國國際廣播電臺主辦。經中國國際廣播電臺授權,國廣國際在線網絡(北京)有限公司獨家負責“國際在線”網站的市場經營。

2、凡本網註明“來源:國際在線”的所有信息內容,未經書面授權,任何單位及個人不得轉載、摘編、複製或利用其他方式使用。

3、“國際在線”自有版權信息(包括但不限于“國際在線專稿”、“國際在線消息”、“國際在線XX消息”“國際在線報道”“國際在線XX報道”等信息內容,但明確標注為第三方版權的內容除外)均由國廣國際在線網絡(北京)有限公司統一管理和銷售。

已取得國廣國際在線網絡(北京)有限公司使用授權的被授權人,應嚴格在授權範圍內使用,不得超範圍使用,使用時應註明“來源:國際在線”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。

任何未與國廣國際在線網絡(北京)有限公司簽訂相關協議或未取得授權書的公司、媒體、網站和個人均無權銷售、使用“國際在線”網站的自有版權信息産品。否則,國廣國際在線網絡(北京)有限公司將採取法律手段維護合法權益,因此産生的損失及為此所花費的全部費用(包括但不限于律師費、訴訟費、差旅費、公證費等)全部由侵權方承擔。

4、凡本網註明“來源:XXX(非國際在線)”的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在於傳遞更多信息,豐富網絡文化,此類稿件並不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。

5、如因作品內容、版權和其他問題需要與本網聯繫的,請在該事由發生之日起30日內進行。