全球最大“人造太陽”再迎新進展
歷時15年完成全部18個“超級”線圈制造任務
全球最大“人造太陽”ITER在合肥迎來最新建設進展。12月28日上午，在合肥聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施園區，4個輪廓如瓦片狀的超大線圈正在打包封裝，它們將乘船前往法國馬賽，為那里的人造太陽ITER再添“中國造”部件。意味著歷時15年，中國圓滿完成ITER計劃校正場線圈采購包全部18個線圈的制造任務。
100%自主研發，“人造太陽”的 “磁場校正器”
“精度要求非常高，制造難度非常大，我們頭一回完成這么大的線圈，100%中國制造!”中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所(以下簡稱合肥物質院等離子體所)研究員衛靖表示。
寬7米，高8米，一個龐大的“鋼鐵框架”平臥現場，輪廓微微彎曲，顯示瓦片般的弧度，這是ITER校正場線圈的其中一個。一根根超導線繞制整齊，封裝在光滑的不銹鋼線圈盒內，最細的超導絲堪比頭發絲。
類似這樣型材的部件，大大小小共有18件，其中14件都在早期陸續完工交付，已到達ITER現場，本次交付的是最后4個。
ITER是目前全球規模最大、最復雜的“人造太陽”，由歐盟、中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國七方共同實施，旨在模擬太陽發光發熱的核聚變過程。“我們需要用磁體打造一個‘磁籠子’，約束高溫等離子體，而校正場線圈正是磁體系統中的一部分。”衛靖將其比喻為“磁籠子”的“磁場校正器”，“能夠補償由于制造、安裝過程中帶來的不可消除的磁場誤差。”因此，校正場線圈能否成功研制并如期完成安裝，直接影響ITER裝置等離子體運行參數。
多項國內首創，最精確處達±0.1毫米
“沒有先例可借鑒，只能摸著石頭過河。我們掌握了一系列核心技術，也證明了中國科技能行!”衛靖表示，該采購包是我國迄今為止承接的ITER磁體制造采購包中最為完整的采購包，前后用時15年。
看似簡單的“鋼鐵架構”，為什么耗時這么久?從設計研發、材料，到焊接、測試，每個環節都有著技術和工程“階梯”需要逐級攀登。
其中，瓦片般微微彎曲的三維曲面要求，就讓團隊在超導線圈的繞制上犯了難。為此，團隊完成大型非圓截面無張力超導磁體繞制生產線的100%自主開發，首創三維曲面高精度繞制成型技術。“我們自主研發一套全新設備，保證它每一個轉接頭、每一個彎點的繞制精度，最精確處達±0.1毫米。”
此外，團隊還發明斷續控溫手工焊技術，焊接各項指標較ITER標準提升3倍，使得該采購包成為ITER計劃中首個完成氦管焊接認證的采購包。項目團隊還聯合國內企業，研發出ITER級超低溫奧氏體不銹鋼擠壓型材，填補了行業空白。
中國制造，讓圖紙落地變現實
合肥物質院等離子體所作為ITER中國工作組重要單位之一，承擔了超導導體、校正場線圈、磁體饋線、電源、診斷等眾多采購包和工程總裝以及數十項現金合同，占中國承擔ITER份額的絕大部分。依靠自主研發，掌握了系列聚變工程關鍵技術，交付進度和產品質量在ITER七方中位居前列，創造多項第一。科學島團隊讓一系列“中國設計”和“中國制造”應用于國際大科學工程項目，為ITER計劃推進貢獻中國力量。
“ITER校正場線圈采購包任務在研制過程中，我們攻克、掌握了很多關鍵核心技術，將它們從圖紙變成現實，證明了中國的科技實力!”中國科學院合肥物質科學研究院副院長、等離子體所所長宋云濤說。
責任編輯：陸迪
