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我國核聚變工程技術領跑全球——ITER大型超導磁體系統首個部件研制成功

2017-08-07 11:47 已讀

北極星核電網訊:核聚變能因其清潔、環保、安全、原料豐富等特點,被認為是人類未來最有希望的能源之一。由中國、美國、日本、俄羅斯、歐盟、韓國、印度七大經濟體共同參與的國際大科學項目——國際熱核聚變實驗堆ITER計劃,是目前世界最大的國際合作組織,ITER也是實現未來商業用聚變能的關鍵一步。日前,由中國科學院合肥研究院等離子體所承擔研制的ITER大型超導磁體系統首個部件研制成功。


磁體饋線系統是ITER部件中最為復雜的系統之一,包含31套不同的饋線,單套長度30米至50米,總重超過1600噸,共計6萬余個部件。它是ITER超導磁體系統供電、冷卻和提供診斷信號的關鍵集成通道,被稱為ITER主機的生命線。為此,項目承擔單位攻堅克難,突破眾多技術難點,在高溫超導電流引線、超導接頭、低溫絕熱等核心技術方面,取得了諸多國際領先成果。


我國研發的萬安級高溫超導電流引線,集高載流能力、低冷量消耗和長失冷安全時間三方面優勢于一體,替代了日本等發達國家提出的原ITER銅電流引線設計,大大降低了ITER的運行成本和低溫系統的建造投入;研發的68kA級高溫超導電流引線更是創造了在85kA下運行1小時,90kA下運行4分鐘的世界紀錄;研發的盒式高載流低損耗超導接頭,接頭電阻達到0.2納歐級的世界領先水平,極大保障了ITER裝置主機的安全運行……


我國于2006年正式參加ITER計劃,用10%的投入得到100%的知識產權,力爭在最短時間內吸收消化美、俄等國家數十年的研究成果。等離子體物理研究所繼自主建成世界上首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置東方超環EAST之后,在ITER超導磁體饋線系統、ITER大型電源等項目上均提出了最優方案并被國際組織采納,實現中國創造。這不僅消除了ITER未來運行風險,也展示了我國世界領先的技術水平。此外,我國承擔的ITER任務100%國產化并以優異性能指標通過國際評估,產品質量100%滿足ITER要求,進度在七方參與國家和地區中居前列,創造多項第一。


ITER組織兩任總干事均得出評價,“中國在采購包研發生產方面領先于各方”。此外,憑借我方先進的研發和質量水準,他方份額內的有些關鍵系統和部件,通過國際競標不得不轉包給我方來完成。同時,法國、德國、美國的聚變裝置在研制和升級過程中,也數次尋求我國聚變工程關鍵技術的幫助,要求我方研制部件。


通過承擔國家大科學工程項目和參加ITER計劃,我國自主發展關鍵聚變工程技術,在不斷創新中實現多項中國創造,填補國際空白。目前,在低溫超導材料方面,我國占據國際市場份額的60%;在高溫超導電流引線方面,我國的市場占有率達100%。


我國可控核聚變研究始于上世紀60年代初,在國家創新驅動發展戰略和建設世界科技強國總目標的引領下,經過多年努力,實現了超導材料、低溫材料、大功率電源器件等技術和部件從無到有、到規模化生產并向歐美西方發達國家出口的飛躍,如今真正全球領跑。


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