“人造太陽”關鍵系統綜合研究設施主體工程建設取得重要進展

【科技前沿】

最近，合肥綜合性國家科學中心大科學裝置集中區一派生機勃勃的景象，國家“十三五”重大科技基礎設施聚變堆主機（又稱“人造太陽”）關鍵系統綜合研究設施（CRAFT）建設如火如荼。目前已完成100餘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部分關鍵部件的研製和現場集成及調試階段。

在聚變堆園區11號科研廠房，一個高20米，外形似“橘子瓣”的實驗平台已經基本落成，這就是CRAFT設施1/8真空室及總體安裝實驗平台。“該1/8真空室樣件平台在研製過程中形成了40多項專利技術，發展和掌握了聚變堆真空室建造過程中諸如精密成形、柔性自動化焊接、相控陣超聲無損檢測以及大視場激光準直測量等關鍵技術，併為遙控操作系統提供了一個全尺寸的安裝模擬平台。”項目負責人劉志宏研究員帶領團隊正在進行最後的部件總裝，預計1/8真空室及總體安裝實驗平台將於明年年初啓用。

聚變堆園區8號科研廠房的恆温潔淨車間內，環向場線圈繞制生產線剛剛竣工完成。該生產線主要由導體放送系統、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、線圈繞制迴轉平台等設備通過自動控制系統聯動控制組成，開展聚變堆級全尺寸D形線圈的製造驗證。此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。“我們採用無張力繞制技術對截面64毫米乘64毫米的超導導體進行連續精密繞制。”項目負責人文偉研究員説，“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，就掌握了核心技術！”目前，線圈繞制生產線的安裝和聯調測試已經完成，用於首個認證件繞制的900餘米長的全尺寸導體也已就位，即將開展線圈繞制工藝驗證，為後續工作奠定成熟技術和工藝基礎。

聚變堆園區13號北大廳是偏濾器等離子體與材料相互作用研究平台的所在地，這裏將建成國際上參數水平最高的直線等離子體裝置及其輔助系統，可產生聚變堆偏濾器所要承受的穩態大束流等離子體，推動面對等離子體部件的研發。項目負責人周海山研究員帶領團隊已經完成平台物理和工程設計工作，“我們在測試台上取得了連續24小時運行的偏濾器靶板束流密度等離子體的新紀錄，驗證了關鍵部件的穩定性。這些關鍵技術攻關，將為後續材料測試平台的調試和運行積累寶貴經驗，為CRAFT偏濾器研究系統建設奠定基礎”。

聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施是我國《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》中優先部署的大科學裝置。該設施建成後可成為國際聚變領域參數最高、功能最完備的綜合性研究平台，為我國開展聚變堆設計及核心部件研發、熱與粒子排除關鍵問題研究、大規模低温和超導技術研究、強流粒子束與基礎等離子體研究、深空推進探索等提供強大的技術支撐。

（本報記者 丁一鳴 常河 本報通訊員 王夙素）