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【科技前沿】

光明日報記者 丁一鳴 常河 光明日報通訊員 王夙素

最近，合肥綜合性國家科學(xué)中心大科學(xué)裝置集中區(qū)一派生機勃勃的景象，國家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施聚變堆主機（又稱“人造太陽”）關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）建設(shè)如火如荼。目前已完成100余個關(guān)鍵里程碑建設(shè)任務(wù)及核心部件的設(shè)計、預(yù)研和測試驗證，從子系統(tǒng)的實驗室研發(fā)測試階段進(jìn)入部分關(guān)鍵部件的研制和現(xiàn)場集成及調(diào)試階段。

在聚變堆園區(qū)11號科研廠房，一個高20米，外形似“橘子瓣”的實驗平臺已經(jīng)基本落成，這就是CRAFT設(shè)施1/8真空室及總體安裝實驗平臺。“該1/8真空室樣件平臺在研制過程中形成了40多項專利技術(shù)，發(fā)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(zhǔn)直測量等關(guān)鍵技術(shù)，并為遙控操作系統(tǒng)提供了一個全尺寸的安裝模擬平臺。”項目負(fù)責(zé)人劉志宏研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊正在進(jìn)行最后的部件總裝，預(yù)計1/8真空室及總體安裝實驗平臺將于明年年初啟用。

聚變堆園區(qū)8號科研廠房的恒溫潔凈車間內(nèi)，環(huán)向場線圈繞制生產(chǎn)線剛剛竣工完成。該生產(chǎn)線主要由導(dǎo)體放送系統(tǒng)、導(dǎo)體校直系統(tǒng)、在線超聲清洗系統(tǒng)、導(dǎo)體噴砂與清洗系統(tǒng)、導(dǎo)體連續(xù)彎繞機、線圈繞制回轉(zhuǎn)平臺等設(shè)備通過自動控制系統(tǒng)聯(lián)動控制組成，開展聚變堆級全尺寸D形線圈的制造驗證。此環(huán)向場線圈采用全球首創(chuàng)的高、中、低場三個子線圈堆疊和套裝組成，繞制后的線圈輪廓度和平面度不超過1.5毫米的嚴(yán)苛要求給繞制工作帶來很大難度。“我們采用無張力繞制技術(shù)對截面64毫米乘64毫米的超導(dǎo)導(dǎo)體進(jìn)行連續(xù)精密繞制。”項目負(fù)責(zé)人文偉研究員說，“完成了復(fù)雜輪廓繞制運動軌跡模擬、無張力連續(xù)推彎成形、截面氦管自動焊接等一系列關(guān)鍵技術(shù)研究，就掌握了核心技術(shù)！”目前，線圈繞制生產(chǎn)線的安裝和聯(lián)調(diào)測試已經(jīng)完成，用于首個認(rèn)證件繞制的900余米長的全尺寸導(dǎo)體也已就位，即將開展線圈繞制工藝驗證，為后續(xù)工作奠定成熟技術(shù)和工藝基礎(chǔ)。

聚變堆園區(qū)13號北大廳是偏濾器等離子體與材料相互作用研究平臺的所在地，這里將建成國際上參數(shù)水平最高的直線等離子體裝置及其輔助系統(tǒng)，可產(chǎn)生聚變堆偏濾器所要承受的穩(wěn)態(tài)大束流等離子體，推動面對等離子體部件的研發(fā)。項目負(fù)責(zé)人周海山研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊已經(jīng)完成平臺物理和工程設(shè)計工作，“我們在測試臺上取得了連續(xù)24小時運行的偏濾器靶板束流密度等離子體的新紀(jì)錄，驗證了關(guān)鍵部件的穩(wěn)定性。這些關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將為后續(xù)材料測試平臺的調(diào)試和運行積累寶貴經(jīng)驗，為CRAFT偏濾器研究系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)”。

聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施是我國《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》中優(yōu)先部署的大科學(xué)裝置。該設(shè)施建成后可成為國際聚變領(lǐng)域參數(shù)最高、功能最完備的綜合性研究平臺，為我國開展聚變堆設(shè)計及核心部件研發(fā)、熱與粒子排除關(guān)鍵問題研究、大規(guī)模低溫和超導(dǎo)技術(shù)研究、強流粒子束與基礎(chǔ)等離子體研究、深空推進(jìn)探索等提供強大的技術(shù)支撐。

《光明日報》（ 2022年11月29日?08版）