“人造太阳”逐日梦“聚变合肥”加速度

11月28日，记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，国家“十三五”重大科技基础设施——“聚变堆主机关键系统综合研究设施”（CRAFT）建设主体工程“进度条”正全力推进，关键子系统和大型测试平台研制取得阶段性重要进展。CRAFT建设从子系统的实验室研发测试阶段进入到了部分关键部件的研制和现场集成及调试阶段。

聚变堆主机关键系统综合研究设施航拍图 王夙素 摄

聚变堆主机关键系统综合研究设施是合肥获批综合性国家科学中心后，首个落户大科学装置集中区的国家重大科技基础设施项目，设施目标是建成国际核聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究及测试平台。

CRAFT设施主体工程开工以来，中科院合肥物质科学研究院等离子体所核聚变大科学团队在材料综合性能研究、超导导体性能研究、超导磁体、聚变堆真空室、偏滤器部件、等离子体与材料相互作用、辅助加热系统、遥操作系统、配套支撑系统等方面开展核心技术攻关和关键设备研发。

在聚变堆园区11号科研厂房，一个高20米、外形似“橘子瓣”状的实验平台已基本落成，这就是CRAFT设施1/8真空室及总体安装实验平台。真空室壳体选用50毫米厚的超低碳不锈钢材料，总重达5600吨。“1/8真空室样件平台在研制过程中形成了40多项ZL技术，发展和掌握了聚变堆真空室建造过程中诸如精密成型、柔性自动化焊接等关键技术，并为遥控操作系统提供一个全尺寸的安装模拟平台。”项目负责人刘志宏研究员介绍。目前，他带领团队正在进行最后的部件总装，预计1/8真空室及总体安装实验平台明年初启用。

聚变堆园区8号科研厂房的恒温洁净车间内，环向场线圈绕制生产线刚刚竣工完成。此环向场线圈采用全球首创的高、中、低场三个子线圈堆叠和套装组成，绕制后的线圈轮廓度和平面度不超过1.5毫米，这给绕制工作带来很大难度。“我们采用无张力绕制技术对截64毫米乘以64毫米的超导导体进行连续精密绕制，完成了一系列关键技术研究，掌握了核心技术。”项目负责人文伟研究员说。目前，线圈绕制生产线的安装和联调测试已经完成，用于首个认证件绕制的900余米长的全尺寸导体也已就位，即将开展线圈绕制工艺验证，为后续工作奠定成熟技术和工艺基础。

CRAFT负离子源中性束注入系统因射频馈入稳定性要求高、束引出面积大、连续运行时间长、负离子产生难且易损失的典型特征而挑战巨大。单驱动负离子束源是CRAFT负离子束源系统研究的基础，主要用于研究负离子产生、引出和加速技术，对负离子束源的研制有重要的意义。项目团队通过参数优化，最高获得204 安培每平方米的负离子引出，并实现稳定可重复的105秒长脉冲负离子束。“这标志着我国成为国际上少数掌握强流射频负离子源核心技术的国家。”项目负责人谢亚红研究员说。同时，这些研究工作和关键技术的突破，也为聚变堆高功率负离子源中性束注入系统的研制提供了重要保障。

聚变堆园区13号北大厅是偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台的所在地，这里将建成国际上参数水平最高的直线等离子体装置及其辅助系统，可产生聚变堆偏滤器所要承受的稳态大束流等离子体，推动面对等离子体部件的研发。项目负责人周海山研究员带领团队已经完成平台物理和工程设计工作，“我们在测试台上取得了连续24小时运行的偏滤器靶板束流密度等离子体的新记录，验证了关键部件的稳定性，为后续材料测试平台的调试和运行积累宝贵经验，为CRAFT偏滤器研究系统建设奠定基础。”