新华社:CRAFT低杂波电流驱动系统完成测试并通过验收

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6月18日新华社消息,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,系统全部实现国产化。

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一、低杂波电流驱动系统

低杂波电流驱动系统是“十三五”国家重大科技基础设施CRAFT项目的重要组成部分,旨在解决面向反应堆的耦合天线设计、远距离低损耗功率传输、多管并联可靠安全运行等关键技术。

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低杂波电流驱动系统用于驱动和维持托卡马克装置环向等离子体电流,调控等离子体电流分布,实现对等离子体电子的有效加热,辅助等离子体电流驱升,抑制边界局域模,优化偏滤器热流分布等。其主要由微波源系统、微波传输线、耦合天线、监控保护、高压电源、水冷系统所组成。

验收专家组组长、中国科学技术大学教授叶民友认为,系统试运行和工艺测试结果表明,该系统各项指标达到验收要求。据介绍,项目团队经过五年技术攻关,实现中心频率4.6GHz、微波源最大总输出功率4MW、运行脉冲长度大于100s的测试和验收(现场实际达到1592秒),并完成面向反应堆的天线设计及部件预研、微波低损耗传输及模式转换、系统安全可靠运行等关键技术研究。

“这个系统通过利用厘米波段的电磁波,让波与粒子相互作用使电子获得定向动量,驱动等离子体电流并加热等离子体。”CRAFT低杂波系统负责人、项目研究员刘亮打了个比方,低杂波电流驱动系统就如同“微波灶台”,运行时,系统的最大功率相当于4000台1000W功率的微波炉。

这五年时间里,团队不仅实现关键技术的突破,还在部件国产化上取得进展。“团队实现了全系统国产化!”刘亮告诉记者,通过与国内相关单位开展合作,项目成功研制出4.6GHz 500kW 双窗及单窗速调管、500kW环行器,特别是这个环行器,以前都要进口,价格昂贵,交付周期也很漫长,如今,已实现完全自研!

作为CRAFT项目的19个子系统之一,低杂波电流驱动系统的成功验收,标志着该系统及其关键部件完成了从设计优化、预研验证、加工制造、到测试验收的完整流程,为聚变堆波加热系统设计研制奠定了坚实的科学技术基础。

二、CARFT项目

CRAFT,即聚变堆主机系统综合研究设施,基本思路是建成具有国际领先水平的超导磁体研究系统和偏滤器研究系统,为磁约束聚变堆主机关键系统研究提供粒子流、电、磁、热、力等极端实验条件。项目计划于2025年底建成,届时将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。

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不久之前,该项目已实现多项重要进展:

2024年12月,CRAFT分系统聚变工程堆中心螺管系统完成首轮测试实验。实验结果显示已全面达到设计指标。该系统旨在开展超导中心螺管磁体强电磁场、高压快速变化、系统可靠性等系列实验,以获得充分的未来聚变工程堆运行工况数据。

2025年1月,CRAFT又一关键设施—超导直线等离子体装置“赤霄”全面建成并开始投入运,成为全球综合参数水平最高的直线等离子体装置,也使我国成为继荷兰之后国际上第二个拥有此类装置的国家。

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,标志着系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。该系统旨在解决大型聚变堆真空室设计、成形、焊接、装配和无损检测等关键技术,并为未来聚变堆主机真空室内部部件的安装、检测、调试和遥操作研究提供一个全尺寸的综合实验平台。

参考链接:

  • https://www.xinhuanet.com/20250618/43b5fc8d549749e5aa84e05b58b76830/c.html
  • https://mp.weixin.qq.com/s/A5JmXhLnu8wLr6E9a0WafA
  • https://ipp.cas.cn/xwdt/ttxw/202506/t20250618_571730.html