“逐日”再进一步,夸父关键子系统顺利通过验收

· 技术突破

3月9日,国家“十三五”规划中优先部署的国家重大科技基础设施之一--聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT,又名夸父)关键子系统-1/8真空室及总体安装平台通过专家组测试与验收,标志着系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。

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一、CRAFT项目概况

《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》中指出,核聚变能是解决人类能源问题的根本出路之一。作为“十三五”规划中明确优先启动建设的项目之一,多场耦合环境下的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)的建成,将会对保障我国聚变堆的先进性、安全性和可靠性,加快聚变能实际应用进程具有重要意义。

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CRAFT基本思路是建设具有国际领先水平的超导磁体研究系统和偏滤器研究系统,为磁约束聚变堆主机关键系统研究提供粒子流、电、磁、热、力等极端实验条件。设施建成后,将成为国际磁约束聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台,为开展聚变堆核心部件研发和建设提供建设技术基础,可开展聚变堆条件下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,可以将建设我国聚变堆的进程大幅提前,同时为高场核磁共振、深空推进探索等提供完备的实验平台和强大的技术支撑。

设施包括主体部分和园区配套部分,其中设施主体由超导磁体研究系统及偏滤器研究系统两部分组成,超导磁体研究系统包括8个子系统,偏滤器研究系统包括11个子系统。

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今年1月中旬,CRAFT另一关键子系统-“偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台”顺利通过验收,该平台的关键设施-超导直线等离子体装置“赤霄”成为全球综合参数水平最高的直线等离子体装置,也使我国成为继荷兰之后国际上第二个拥有此类装置的国家。

二、1/8真空室及总体安装平台

1/8真空室及总体安装平台是CRAFT项目偏滤器研究系统的重要部分,旨在解决大型聚变堆真空室设计、成形、焊接、装配和无损检测等关键技术,并为未来聚变堆主机真空室内部部件的安装、检测、调试和遥操作研究提供一个全尺寸的综合实验平台。

该平台为D型截面双层壳体结构,总高20米,D型截面高11m,最大环向直径19.5m,真空室壳体采用50mm厚的超低碳不锈钢材料,重295吨。从预研、研制、调试到正式建成并通过验收,历时十年攻关。

中国科学院合肥物质院等离子体所研究员刘志宏介绍,整个装置为360度球形结构,现在科研组就45度的“橘子瓣”进行研究,研制过程中构建了高载荷、强磁场、强辐照等极端工况设计与标准体系,已经掌握了大型双曲面壳体精密成型、复杂密集焊缝微变形焊接、在线加工、磁导率控制、大视场动静态准直测量、在线自动化无损检测等关键技术,形成了40余项发明专利,相关技术还拓展应用于粒子加速器、精密机械、电子科技、半导体等领域。

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未来,随着聚变堆主机关键系统综合研究设施各子系统的相继研制成功及投入运行,将会逐步形成从基础研究到技术验证和工程应用的完整链条,为聚变堆的设计、建设、运行奠定了坚实的科学技术基础。

参考链接:

  • http://www.ipp.cas.cn/xwdt/ttxw/202503/t20250310_450005.html
  • https://news.qq.com/rain/a/20250309A05PQT00