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追逐聚变能源梦想——ITER计划中的科学岛智慧和力量
文章来源: 王夙素 发布时间: 2020-08-04

  国际热核聚变实验堆ITER计划是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一,其目的是通过建造反应堆级核聚变装置,验证和平利用核聚变发电的科学和工程技术可行性,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步。该计划由中国、欧盟、俄罗斯、美国、日本、韩国和印度等七方30多个国家共同合作,中国于2006年正式加入ITER计划,是我国以平等、全权伙伴身份参加的迄今为止规模最大的国际科技合作项目。  

  作为ITER中国工作组的主要依托单位之一,中科院合肥研究院等离子体物理研究所承担了ITER计划中国采购包的绝大部分研发任务,依靠自主创新,在ITER这条路上披荆斩棘,为ITER计划的顺利推进做出了重要贡献。如:修正了原ITER电源、超导馈线等重大系统和部件的不合理设计,以新的设计方法以及经过实验验证的技术,证明了中国设计的正确性与合理性,彻底消除ITER未来运行风险,为国家争取了大量ITER份额。研制出世界最大电流的高温超导电流引线,创下了高温超导电流引线载流能力的世界最高记录,实现了我国在高温超导大电流引线领域应用零的突破。研制的大电流超导铠装导体一次性通过严格苛刻的国际验证,性能居ITER各方之首,并率先交付ITER采购包首件产品,促使我国大型超导导体研制和工业化生产能力跨入国际领先水平。完成聚变特种电源所有关键技术的研发,研制出世界上首台一体化化设计非同相逆并联四象限变流系统样机,建成国内最大功率的直流测试平台。解决了超导磁体、超导馈线、校正场线圈、内部线圈等多项重大工程技术瓶颈,承担了相关采购包的全部任务。  

  此外,依托掌握的聚变工程核心技术,向欧美等发达国家提供聚变技术产品和服务,在实现我国聚变技术产业发展的同时,有力推动了国际聚变工程技术的发展,提升了国际竞争力和国际影响力。如:通过国际竞标赢得欧盟承担的ITER计划PF6项目合同。总重超过400吨,外径超过11米的PF6线圈于去年研制成功,今年3月由合肥始发,在克服全球新冠肺炎疫情蔓延、国际物流严重受阻、人员防控制约等重重不利影响的因素下,6月底,PF6顺利抵达交付目的地。PF6线圈是ITER装置主机的最重要部分之一,位于ITER装置超导磁体的底部,是目前国际上研制成功的重量最大、难度最高的超导磁体。6年的线圈研制过程中,PF6线圈所有关键制造工艺及部件全部一次性通过ITER国际组认证,双饼制造合格率达到100%,超导接头性能显著优于ITER技术要求。PF6线圈的成功制造不仅打破了发达国家在这一领域的技术壁垒,生产设备实现了全国产化,同时还发展和完善了超导磁体制造的标准和相关规范。等离子体所与中核集团所属单位等组成的中法联合体,通过国际竞标赢得ITER主机TAC1安装工程。TAC1安装标段工程是ITER主机最重要的核心设备安装工程,其重要性相当于核电站的反应堆、人体里的心脏,主要工作为杜瓦结构的安装以及杜瓦结构和真空容器之间所有的系统安装。现场装配的部件数以万计,精度要求高,标准严苛,与超导磁体和馈线系统相关的任务就有数百项,其中涉及到的磁体馈线系统、校正场线圈、PF6线圈等均由等离子体所制造完成。  

  等离子体所自200910月正式签订ITER计划国内采购包制造任务首份合同以来,充分发挥“甘于奉献、团结协作、锐意进取、争创一流”的大科学团队优势和大科学文化精神,组建培养了一支矢志创新、敢于挑战、勇于担当、追求卓越的ITER项目团队,包含科学家、工程师、加工制造等在内,从事ITER相关工作的人员超过550人。并且有一支超过100人的攻坚团队,先后长期坚守在法国ITER现场,从事设计、磁体、电源、包层、真空、杜瓦、诊断、加料、控制、调试以及工程安装等工作,基本覆盖了ITER装置主机的所有核心内容。此外,有20余位科学家先后在ITER国际组织所属的国际评估组、专家组和工作组中担任重要职务。参与ITER计划10余年来,还锻炼和培养出一批极具国际竞争力、掌握ITER相关知识产权的工程技术人才和国际项目管理专业人才。基于先前ITER部件研制,着眼于目前ITER主机安装,瞄准未来ITER实验运行,等离子体所ITER项目团队必将持续在ITER计划中发挥更大更重要的作用。  

  728日,为庆祝ITER计划正式从建造阶段迈入装配阶段,ITER国际组织举办了重大工程安装启动仪式。中国政府高度重视ITER计划。中国国家主席习近平专门向ITER计划重大工程安装启动仪式致贺信。习近平主席指出,科学无国界,创新无止境。国际科技合作对于应对人类面临的全球性挑战具有重要意义。国际热核聚变实验堆计划承载着人类和平利用核聚变能的美好愿望。计划实施以来,中方始终恪守国际承诺,中国企业和科研人员勇挑重担,与国际同行齐心协力,为计划的顺利推进贡献了中国智慧和中国力量。中方愿继续同各方加强科研交流合作,合力突破重大关键科学和技术,推进全球科技创新,为增进各国人民福祉、实现全球可持续发展不断作出新贡献。

   

贺信(新华社发) 

  

  

ITER超导磁体的底部PF6线圈 

    

承担ITER安装工程核心任务 

    

法国ITER现场 

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