“夸父”的项目背景“夸父”学名是聚变堆主机关键系统综合研究设施（Comprehensive Research Facility for Fusion Technology），是继同步辐射、全超导托卡马克（EAST）、EAST装置辅助加热系统、稳态强磁场四个大科学装置之后，合肥综合性国家科学中心的第五个大科学装置，也是我国《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，建设周期为5年8个月。项目法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，参建单位为核工业西南物理研究院。
“夸父”的建设内容
“夸父”主要建设内容为超导磁体研究系统和偏滤器研究系统。总体技术方案如下图所示。超导磁体研究系统主要建设材料综合性能研究平台、导体性能研究平台、磁体性能研究平台、环向场磁体、中心螺管模型线圈磁体、高温超导磁体、 低温系统及电源系统。偏滤器研究系统主要建设偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台、偏滤器部件工程测试平台、偏滤器原型部件、 全超导托卡马克核聚变实验装置下偏滤器、1/8真空室及总体安装系统、负离子源中性束注入系统、电子共振加热系统、高场低杂波电流驱动系统、离子回旋加热系统、遥操作系统、总控系统等。
“夸父”的建设目标
“夸父”目标是开展磁约束聚变堆边界参数下的等离子体行为研究，探究主机关键系统和部件复杂动态负荷对主机系统可靠性、稳定性、安全性的影响，评估偏滤器与超导磁体材料/部件在堆工情况下的服役性能，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、强流离子束与基础等离子体研究、深空探索等提供技术支撑。工程目标是建成参数高、功能完备的综合性研究设施。
近日，据新华网消息，“夸父”主体工程已完成116项关键里程碑当中的76项，项目从子系统的实验室研发测试阶段进入关键部件的研制和现场集成及调试阶段，总体进度已达70%，预计“夸父”将在2025年底建成。
“夸父”的建设细节在“夸父”设施园区，有14座单体建筑（科研厂房），它们都是聚变堆主机关键系统的子系统，每个科研厂房里面都有多个系统正在建设和运行，有的系统已经初步建成，正在进行整体的联调和测试，有的还是在加紧研制过程中。在这些装置上，将开展一系列关键技术预研，为未来我国建造真正能实现核聚变发电的“聚变堆”提供核心技术基础和研究平台。
在“夸父”园区11号科研厂房，CRAFT设施1/8真空室及总体安装实验平台已经基本落成。据了解，该1/8真空室样件平台“高近20米，重295吨，看起来像一个巨大的‘橘子瓣’，其实是‘夸父’的核心部件。
据介绍，在研制过程中该1/8真空室形成了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。
八个“橘子瓣”将组成一个“大橘子”，成为未来“人造太阳”的重要组成部分，相当于是一个锅炉，能够为上亿度的等离子体运行提供高质量的真空环境。并为遥控操作系统提供了一个全尺寸的安装模拟平台。
“夸父”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。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。
“夸父”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。研究团队现已完成平台物理和工程设计工作。
参考资料：
- http://www.hf.cas.cn/kxyj/dkxzz/202009/t20200921_5701193.html
- https://new.qq.com/rain/a/20230917A04V5Z00
- https://baijiahao.baidu.com/s?id=1777343579196134159&wfr=spider&for=pc
- https://tech.huanqiu.com/article/4Al4UMwCL8O
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