國際熱核聚變實驗堆ITER計劃是當今世界規(guī)模最大、影響最深遠的國際大科學工程之一,其目的是通過建造反應堆級核聚變裝置,驗證和平利用核聚變發(fā)電的科學和工程技術(shù)可行性,是人類受控核聚變研究走向?qū)嵱玫年P鍵一步。該計劃由中國、歐盟、俄羅斯、美國、日本、韓國和印度等七方30多個國家共同合作,中國于2006年正式加入ITER計劃,是我國以平等、全權(quán)伙伴身份參加的迄今為止規(guī)模最大的國際科技合作項目。
作為ITER中國工作組的主要依托單位之一,中科院合肥研究院等離子體物理研究所承擔了ITER計劃中國采購包的絕大部分研發(fā)任務,依靠自主創(chuàng)新,在ITER這條路上披荊斬棘,為ITER計劃的順利推進做出了重要貢獻。如:修正了原ITER電源、超導饋線等重大系統(tǒng)和部件的不合理設計,以新的設計方法以及經(jīng)過實驗驗證的技術(shù),證明了中國設計的正確性與合理性,徹底消除ITER未來運行風險,為國家爭取了大量的ITER份額。研制出世界最大電流的高溫超導電流引線,創(chuàng)下了高溫超導電流引線載流能力的世界最高記錄,實現(xiàn)了我國在高溫超導大電流引線領域應用零的突破。研制的大電流超導鎧裝導體一次性通過嚴格苛刻的國際驗證,性能居ITER各方之首,并率先交付ITER采購包首件產(chǎn)品,促使我國大型超導導體研制和工業(yè)化生產(chǎn)能力跨入國際領先水平。完成聚變特種電源所有關鍵技術(shù)的研發(fā),研制出世界上首臺一體化化設計非同相逆并聯(lián)四象限變流系統(tǒng)樣機,建成國內(nèi)最大功率的直流測試平臺。解決了超導磁體、超導饋線、校正場線圈、內(nèi)部線圈等多項重大工程技術(shù)瓶頸,承擔了相關采購包的全部任務。
此外,依托掌握的聚變工程核心技術(shù),向歐美等發(fā)達國家提供聚變技術(shù)產(chǎn)品和服務,在實現(xiàn)我國聚變技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時,有力推動了國際聚變工程技術(shù)的發(fā)展,提升了國際競爭力和國際影響力。如:通過國際競標贏得歐盟承擔的ITER計劃PF6項目合同??傊爻^400噸,外徑超過11米的PF6線圈于去年研制成功,今年3月由合肥始發(fā),在克服全球新冠肺炎疫情蔓延、國際物流嚴重受阻、人員防控制約等重重不利影響的因素下,6月底,PF6順利抵達交付目的地。PF6線圈是ITER裝置主機的最重要部分之一,位于ITER裝置超導磁體的底部,是目前國際上研制成功的重量最大、難度最高的超導磁體。6年的線圈研制過程中,PF6線圈所有關鍵制造工藝及部件全部一次性通過ITER國際組認證,雙餅制造合格率達到100%,超導接頭性能顯著優(yōu)于ITER技術(shù)要求。PF6線圈的成功制造不僅打破了發(fā)達國家在這一領域的技術(shù)壁壘,生產(chǎn)設備實現(xiàn)了全國產(chǎn)化,同時還發(fā)展和完善了超導磁體制造的標準和相關規(guī)范。等離子體所與中核集團所屬單位等組成的中法聯(lián)合體,通過國際競標贏得ITER主機TAC1安裝工程。TAC1安裝標段工程是ITER主機最重要的核心設備安裝工程,其重要性相當于核電站的反應堆、人體里的心臟,主要工作為杜瓦結(jié)構(gòu)的安裝以及杜瓦結(jié)構(gòu)和真空容器之間所有的系統(tǒng)安裝?,F(xiàn)場裝配的部件數(shù)以萬計,精度要求高,標準嚴苛,與超導磁體和饋線系統(tǒng)相關的任務就有數(shù)百項,其中涉及到的磁體饋線系統(tǒng)、校正場線圈、PF6線圈等均由等離子體所制造完成。
等離子體所自2009年10月正式簽訂ITER計劃國內(nèi)采購包制造任務首份合同以來,充分發(fā)揮“甘于奉獻、團結(jié)協(xié)作、銳意進取、爭創(chuàng)一流”的大科學團隊優(yōu)勢和大科學文化精神,組建培養(yǎng)了一支矢志創(chuàng)新、敢于挑戰(zhàn)、勇于擔當、追求卓越的ITER項目團隊,包含科學家、工程師、加工制造等在內(nèi),從事ITER相關工作的人員超過550人。并且有一支超過100人的攻堅團隊,先后長期堅守在法國ITER現(xiàn)場,從事設計、磁體、電源、包層、真空、杜瓦、診斷、加料、控制、調(diào)試以及工程安裝等工作,基本覆蓋了ITER裝置主機的所有核心內(nèi)容。此外,有20余位科學家先后在ITER國際組織所屬的國際評估組、專家組和工作組中擔任重要職務。參與ITER計劃10余年來,還鍛煉和培養(yǎng)出一批極具國際競爭力、掌握ITER相關知識產(chǎn)權(quán)的工程技術(shù)人才和國際項目管理專業(yè)人才?;谙惹癐TER部件研制,著眼于目前ITER主機安裝,瞄準未來ITER實驗運行,等離子體所ITER項目團隊必將持續(xù)在ITER計劃中發(fā)揮更大更重要的作用。
7月28日,為慶祝ITER計劃正式從建造階段邁入裝配階段,ITER國際組織舉辦了重大工程安裝啟動儀式。中國政府高度重視ITER計劃。中國國家主席習近平專門向ITER計劃重大工程安裝啟動儀式致賀信。習近平主席指出,科學無國界,創(chuàng)新無止境。國際科技合作對于應對人類面臨的全球性挑戰(zhàn)具有重要意義。國際熱核聚變實驗堆計劃承載著人類和平利用核聚變能的美好愿望。計劃實施以來,中方始終恪守國際承諾,中國企業(yè)和科研人員勇挑重擔,與國際同行齊心協(xié)力,為計劃的順利推進貢獻了中國智慧和中國力量。中方愿繼續(xù)同各方加強科研交流合作,合力突破重大關鍵科學和技術(shù),推進全球科技創(chuàng)新,為增進各國人民福祉、實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展不斷作出新貢獻。
賀信(新華社發(fā))
ITER超導磁體的底部PF6線圈
承擔ITER安裝工程核心任務
法國ITER現(xiàn)場