“人造太阳”关键系统综合研究设施主体工程建设取得重要进展

  【科技前沿】

  最近，合肥综合性国家科学中心大科学装置集中区一派生机勃勃的景象，国家“十三五”重大科技基础设施聚变堆主机（又称“人造太阳”）关键系统综合研究设施（CRAFT）建设如火如荼。目前已完成100余个关键里程碑建设任务及核心部件的设计、预研和测试验证，从子系统的实验室研发测试阶段进入部分关键部件的研制和现场集成及调试阶段。

  在聚变堆园区11号科研厂房，一个高20米，外形似“橘子瓣”的实验平台已经基本落成，这就是CRAFT设施1/8真空室及总体安装实验平台。“该1/8真空室样件平台在研制过程中形成了40多项专利技术，发展和掌握了聚变堆真空室建造过程中诸如精密成形、柔性自动化焊接、相控阵超声无损检测以及大视场激光准直测量等关键技术，并为遥控操作系统提供了一个全尺寸的安装模拟平台。”项目负责人刘志宏研究员带领团队正在进行最后的部件总装，预计1/8真空室及总体安装实验平台将于明年年初启用。

  聚变堆园区8号科研厂房的恒温洁净车间内，环向场线圈绕制生产线刚刚竣工完成。该生产线主要由导体放送系统、导体校直系统、在线超声清洗系统、导体喷砂与清洗系统、导体连续弯绕机、线圈绕制回转平台等设备通过自动控制系统联动控制组成，开展聚变堆级全尺寸D形线圈的制造验证。此环向场线圈采用全球首创的高、中、低场三个子线圈堆叠和套装组成，绕制后的线圈轮廓度和平面度不超过1.5毫米的严苛要求给绕制工作带来很大难度。“我们采用无张力绕制技术对截面64毫米乘64毫米的超导导体进行连续精密绕制。”项目负责人文伟研究员说，“完成了复杂轮廓绕制运动轨迹模拟、无张力连续推弯成形、截面氦管自动焊接等一系列关键技术研究，就掌握了核心技术！”目前，线圈绕制生产线的安装和联调测试已经完成，用于首个认证件绕制的900余米长的全尺寸导体也已就位，即将开展线圈绕制工艺验证，为后续工作奠定成熟技术和工艺基础。

  聚变堆园区13号北大厅是偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台的所在地，这里将建成国际上参数水平最高的直线等离子体装置及其辅助系统，可产生聚变堆偏滤器所要承受的稳态大束流等离子体，推动面对等离子体部件的研发。项目负责人周海山研究员带领团队已经完成平台物理和工程设计工作，“我们在测试台上取得了连续24小时运行的偏滤器靶板束流密度等离子体的新纪录，验证了关键部件的稳定性。这些关键技术攻关，将为后续材料测试平台的调试和运行积累宝贵经验，为CRAFT偏滤器研究系统建设奠定基础”。

  聚变堆主机关键系统综合研究设施是我国《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》中优先部署的大科学装置。该设施建成后可成为国际聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台，为我国开展聚变堆设计及核心部件研发、热与粒子排除关键问题研究、大规模低温和超导技术研究、强流粒子束与基础等离子体研究、深空推进探索等提供强大的技术支撑。

  （本报记者 丁一鸣 常河 本报通讯员 王夙素）