2025年全面建成,CRAFT关键系统已进入密集验收阶段

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7月5日,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的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)项目取得重要进展,该设施的负离子源中性束注入系统(NNBI)满参数通过内部工艺测试暨工艺验收。

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一、NNBI功能及组成部分

负离子源中性束注入系统(NNBI)主要用于等离子体加热、电流驱动以及等离子体诊断,主要由束源系统、束线及支撑系统、电源系统、控制系统、诊断系统五大部分组成:

  • 束源系统:主要包括等离子体发生器和负离子加速器两大部分,产生具有一定光学特性的高能负离子束。
  • 束线及支撑系统:前者提供中性束产生需要的真空环境等,后者提供束产生需要的冷却水、供气、辐射防护设施等条件。
  • 电源系统:负责提供整个系统中需要的电力供应。
  • 控制系统:负责对各系统状态进行实时监测,对电源系统进行实时调节,对实验数据进行采集和共享等。
  • 诊断系统:负责为束生成和传输过程提供必要的诊断信息,保障系统的安全运行。

二、CARFT NNBI项目验收情况

当天,来自中国科学技术大学、中电集团38所、北京大学、合肥工业大学的5位专家组成专家组。专家组先后听取了NNBI系统负责人的项目工艺总结报告,审阅了自测试报告等相关文档,并亲赴负离子源中性束注入实验室开展现场测试。

据了解,CRAFT NNBI系统的初期运行指标是获得束能量200~400keV、束脉宽≥100s、束功率≥2MW的氢中性束。

而当天在专家组的见证下,系统顺利达到了束能量202.1keV、束脉宽120s、束功率2.1MW的参数指标。测试结果表明,该系统各项指标均达到了验收要求,总体性能达到国际先进水平。

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三、CRAFT关键进入密集验收阶段

NNBI作为CRAFT项目的分系统之一,项目研发团队经过五年的技术攻关,发展了大面积负离子源技术,攻克了异形狭窄水道电极研制和大尺寸加速器精密装配等关键工艺技术,解决了大面积负离子产生、负离子束引出和加速及百秒量级长时间尺度维持等难题,掌握了大面积负离子源调试实验技术,实现了中性束注入系统的全面国产化。

项目的成功验收,标志着该系统完成了从设计优化、预研验证、加工制造,到测试验收的完整流程,为聚变堆中性束注入系统的建设和运行提供了关键技术基础。

CRAFT作为我国《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》优先部署的大科学装置,按照计划将在今年年底全面建成,届时成为国际聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究及测试平台,为聚变实验堆和示范堆核心部件的研发及建设保驾护航,为国家能源、信息、健康、环境等交叉前沿领域提供研究平台和强大的技术支撑。

6月18日,同样是由

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的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)低杂波电流驱动(LHCD)系统通过专家组测试与验收,为聚变堆波加热系统设计研制奠定了坚实的科学技术基础。

而在此之前,已有多个CRAFT关键系统通过验收。2024年12月,中心螺管系统成功完成首轮测试。2025年1月,

超导直线等离子体装置“赤霄”全面建成并开始投入运行。2025年3月,1/8真空室及总体安装平台通过专家组测试与验收,这些意味着CRAFT各分系统已经步入密集验收交付阶段。

参考资料:

  • https://ipp.cas.cn/xwdt/ttxw/202507/t20250705_609034.html