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合肥造“和氏璧”助力解决能源问题

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它的外形呈饼式结构,类似中国古代的和氏璧。它的价值不是“城池”能衡量的,它是人类最终解决能源和环境问题的关键部件之一。

9月20日下午,ITER计划极向场6号超导线圈交付暨聚变堆主机关键系统综合研究设施开工活动在合肥举行。由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所承担研制的国际热核聚变实验堆ITER计划首个大型超导磁体线圈——极向场6号线圈(简称:PF6线圈)竣工交付。

这一合肥造“和氏璧”即将启航运至法国ITER现场,为人类实现用核聚变解决能源问题打上“合肥制造”烙印。

助力人类最终解决能源和环境问题

从外形上来看,这堪称一件做工精致的大型工业“艺术品”——“PF6线圈”呈饼式结构,外形类似中国古代的和氏璧。该线圈绕制所采用的铌钛超导导体长约13.5公里,总重达400吨,相当于两架波音747飞机的重量。

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所相关负责人介绍,“PF6线圈”位于ITER实验堆超导磁体的底部,是必须首个安装到位的超重要大型线圈大部件,由9个绕制成双饼结构的线圈本体(铌钛超导导体)以及一系列支撑附件组成。

与和氏璧的价值不同,这个大物件的价值不是体现在“城池”上,它是帮助人类解决能源和环境问题的关键部件之一。

“PF6线圈”是国际上研制成功的重量最大、难度最高的超导磁体,储能是我国EAST装置最大极向场磁体的60倍,它的正常运行将决定是否能够“点亮”等离子体并维持等离子体的稳态“燃烧”,是决定ITER装置运行成败的最重要线圈之一。

“ITER计划”是国际热核聚变实验堆计划的简称,是当今世界最大的多边国际科技合作项目之一,由中国与欧盟、俄罗斯、美国、日本、韩国和印度等七方共同实施,30多个国家共同合作,对从根本上解决人类共同面临的能源问题、环境问题和社会可持续发展问题具有重大意义。

“核聚变能凭借资源无限、清洁环保、不产生高放射性核废料等优点,是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一,它是人类未来的理想新能源。”该负责人解释,“ITER计划”的目的是通过建造反应堆核聚变装置,验证和平利用核聚变发电的科学和工程技术可行性, 是实现未来商业用聚变能的关键一步。

打破国外技术壁垒

生产设备实现全国产化

解决能源和环境问题,是科学家们追求的梦想,可为了实现这一梦想并不容易。

记者了解到,为圆满完成PF6线圈生产制造任务,等离子体所PF6项目团队在产品研制过程中相继攻克了诸多核心工艺难题。

“特别是为了满足超导线圈绝缘体耐低温、抗辐射、耐高压以及高力学性能需求,线圈绕组在经过工艺处理后,应保证其内无任何可见杂质、气泡和裂纹等缺陷。”该负责人介绍,通过2年多的科学研究,PF6团队顺利完成9个双饼和1个实验双饼的绝缘浇注工作,成功掌握了该项核心技术,完美实现“零缺陷”的既定技术目标。

“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。”该负责人介绍,同时还发展和完善了超导磁体制造的标准和相关规范,先后孕育出十余项专项标准,为我国未来聚变堆标准建设提供了有益参考,也为今后进一步拓展中欧核聚变能源领域合作的深度和广度提供了成功范例。

王天昊 合肥晚报 ZAKER合肥记者 蒋瑜香/文 高勇/图

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