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等离子体所为美方研制的大型超导馈线系统

6月30日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所为美国通用原子能公司(General
Atomics,GA)聚变国家实验室成功研制的用于其ITER中心螺管线圈测试的大型超导馈线系统(Superconducting
Feeder)启运交付美方。

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Superconducting
Feeder长10米、高4.5米、总重约25吨。整个项目涉及机械、电磁、测控、低温、真空、超导等多个学科,工程技术难题多,设计计算挑战大,制造装配工艺复杂,测控数据量大,质量安全等级要求高。研发团队历经三年努力,成功解决了一些列技术难题:特别在超导接头方面无论是采用低温软钎焊还是全新铟片物理结合技术都获得了低于0.6纳欧的接头电阻,其性能和稳定性均优于国际水平;失超时间超过10分钟也是创造了大电流非稳态运行新的安全记录;通过多层多次预浸渍热压罐固化技术解决复杂结构体在大气与Paschen条件下高压绝缘问题更是绝缘技术的一大技术创新与突破。

等离子体所于2013年下半年开始承担该项目的设计,联合聚能、科烨和科聚低温公司完成制造集成、出厂测试、系统运输以及在线组装测试支持等全部工程任务。本次现场集成和验收测试的完成,标志着等离子体所提供的大型超导馈线系统通过美方最后一道关卡,实现最终的交付。

大型超导馈线系统启运

测试结果表明:馈线系统低温温度小于5K、冷屏温度小于90K,高温超导电流引线的40K氦气冷却流量需求约为0.064g/s/kA,优于ITER设计要求的0.071g/s/kA;5K回路4个接头电阻<0.6纳欧,优于设计要求的2纳欧;65K高温超导接头电阻<6纳欧,优于设计要求的10纳欧。

Superconducting
Feeder是等离子体所完成的从设计、工艺、装备到测试都具有完全知识产权的大型复杂先进系统的国际合作项目之一,也是等离子体所向美国进行高技术输出的成功案例之一。项目的顺利完成为中美更深层次的聚变工程技术合作夯实基础,美国能源部聚变能科学研究处负责人James
Van
Dam参观时充分肯定了该项目的意义。同时,大型超导馈线系统的顺利完成也是等离子体所为ITER正式研制超导馈线系统的一次成功的前期实践,其积累的技术与经验将直接保障ITER馈线采购包的顺利执行。

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