“人造太阳”关键部件完工！“发丝上跳舞”是如何做到的？

交汇点讯 近日，记者从中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所（以下简称“等离子体所”）了解到，国际热核聚变实验堆ITER计划最后一套校正场线圈内馈线部件在合肥竣工，即将运往法国，交付国际热核聚变实验堆（ITER）计划现场，这意味着ITER磁体馈线系统里所有超大尺寸的部件制造完成。

“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共建。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克，是全球最大的“人造太阳”。

“ITER磁体馈线系统是ITER磁体系统的重要组成部分，主要为聚变堆磁体传输能量和冷却介质，以及提供控制信号的反馈，同时在故障态下作为磁体储能的泄放通道，确保磁体能量的及时安全泄放，被称为磁体系统的‘生命线’。”等离子体所高级工程师张清泉告诉记者。

这次交付的校正场线圈内馈线部件，那可是磁体馈线系统里个头最大的“大块头”。一共有9套，每套都是直径16米、高度3米的半环形状，就像一个超级大的“铁环”。它处在馈线传输的最后一段，直接和校正场线圈连在一起。

那校正场线圈的作用是什么？张清泉解释，就是调整磁体系统因为制造和安装出现的磁场误差。所以对校正场线圈内馈线部件的要求特别高，超导尺寸下的接口精度得控制在±2.5毫米范围内，这就好比在头发丝上精准操作一样。超导部件还要满足10千伏直流耐压下绝缘电阻不小于500兆欧、5千伏局部放电测试中小于6纳库仑的严格条件，接头盒电阻小于5纳欧。

为了攻克这些难题，项目团队绞尽脑汁想出了各种办法。他们发展了针对大尺寸部件的全包络高精度测量网络、半叠包预浸渍带绝缘工艺、纯铟搭接的超导接头盒等技术。其中，关键部件超导接头盒电阻小于0.5纳欧，技术水平领先业界同行。

张清泉介绍，自从接下ITER磁体馈线系统采购包任务后，项目团队一路“过关斩将”，目前项目团队已完成85%的馈线系统采购包任务。团队先后解决了68千安高温超导电流引线、低温超导接头、低温绝缘材料等关键技术问题，累计交付了上百套馈线系统大部件，总重超过1400吨。关键部件国产化率从31%提升至100%，彰显了中国聚变工程实力，实现了从技术追赶到国际引领的跨越。

在中国国际核聚变能源计划执行中心的支持下，等离子体所作为ITER中国工作组的重要单位，承担了超导导体、校正场线圈、磁体馈线、电源、诊断等好多采购包任务，占了中国承担ITER采购包任务的大部分。他们还改进了原来ITER电源和馈线的设计方案，把潜在的运行风险都排除，让中国在ITER项目里的贡献大大增加。靠着原始创新研发，等离子体所掌握多种聚变工程的关键技术，交付进度和产品质量在ITER七方里数一数二，创造了多个第一。ITER组织总干事都夸赞说：“中国在采购包研发生产方面领先于各方。”正是因为等离子体所在托卡马克装置上半个多世纪的技术积累，才让一系列“中国设计”和“中国制造”用在了ITER这个国际大科学工程项目里，为ITER计划顺利推进作出贡献。

新华日报·交汇点记者 张宣

来源：新华报业网