为全球最大“人造太阳”接上“生命线”

ITER磁体馈线系统校正场线圈内馈线部件

4月11日晚，一批重约20吨的大科学装置关键部件从合肥港出发，经由上海远渡重洋运往法国马赛，为全球最大“人造太阳”——ITER（国际热核聚变实验堆），补充关键“生命线”。

为“人造太阳”建“血管”

ITER，由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共同实施。该项目旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程，探索受控核聚变技术商业化可行性。

在这个被视为全球各国共同“种太阳”的国际大科学工程计划中，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”）是中方任务的主要承担单位之一，承接了超导导体、校正场线圈、磁体馈线等众多采购包任务。

4月11日，在合肥交付送运的正是磁体馈线采购包中尺寸最大的部件——最后一套校正场线圈内馈线部件。

交付现场工作人员介绍，聚变堆磁体可以视作ITER的“大骨架”，而磁体馈线则相当于穿连其中的“血管”。磁体馈线系统为聚变堆磁体传输能量和冷却介质、提供控制信号的反馈，在故障态下则作为磁体储能的泄放通道，确保磁体能量的及时安全泄放，可以说是“人造太阳”的“生命线”。而本次交付的超大部件则可理解为通联心脏的关键“血管”。

耗时6年攻克关键技术难题

作为磁体馈线系统中尺寸最大的部件，本次交付的校正场线圈内馈线共有9套，由直径16米、高度3米的半环结构组成。这一整套部件的制造耗时近6年。

“馈线需要在零下269摄氏度的环境中工作，还要承受强电流和恶劣的电磁环境，设计研制挑战较大，需要同步保障结构强度、电源性能等多方因素。”等离子体所高级工程师张清泉表示。

该内馈线作为馈线传输的最终段，直接与校正场线圈（补偿磁体系统由于制造和装配造成的磁场误差）相连接。超导尺寸下的接口精度需控制在±2.5毫米范围内，超导部件需满足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纳库仑的严格要求，接头盒电阻小于5纳欧。

为攻克这些技术难题，项目团队创新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小于0.5纳欧，领先业界同行。

“本套部件的成功交付为ITER现场磁体馈线的成功安装提供了先决条件。从EAST的建设到ITER采购包的承接，我们积累、发展了超导技术、低温技术，以及其他跟磁约束聚变相关的核心技术，为接下来建设中国自主的聚变堆奠定了基础。”等离子体所副所长陆坤表示。

关键部件国产化率提升至100%

本次超大部件的竣工交付意味着ITER磁体馈线系统中所有超大部件的研制任务顺利完成，整体馈线系统采购包任务完成度达85%。

整体馈线系统采购包是国内承接的工程复杂程度最高的采购包，共计31套，总重约1600吨。

自承接ITER磁体馈线系统采购包任务以来，项目团队相继攻克了68千安高温超导电流引线、低温超导接头、低温绝缘材料等技术，累计交付馈线系统大部件上百套，总重超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。

依靠自主研发，等离子体所掌握了系列聚变工程关键技术，交付进度和产品质量在ITER七方中居前列，创造多项第一。

·合肥日报-合新闻记者 张玉莲 文 张正朋 摄·