6月30日,等离子体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。

该超导馈线系统包含一对高温超导电流引线、线圈终端盒,以及超导传输线系统。主要为ITER
中心螺管线圈测试提供需要的大电流、深低温冷质和测控信号,承担线圈能量的释放与对低温系统保护控制,并完成对线圈运行的全过程测试和控制。等离子体所研发团队承担该项目的设计,联合聚能、科烨和科聚低温完成制造集成、出厂测试、系统运输以及在线组装测试支持等一系列全部工程任务。

2015年底该系统完成了55kA电流下的稳态运行和失冷故障测试,各个变量按预期完成各项调试和精准测控:系统低温温度小于5K、冷屏温度小于90K、真空度低于1E-4Pa、失超时间大于10分钟、超导接头电阻小于0.6纳欧、5
K热负荷约70W。2016年上半年对整个系统进行了最终的绝缘处理,完成复杂结构高电压绝缘包绕、固化、电场屏蔽以及电位测量等一系列挑战性工作,并于2016年6月份完成系统最后一项高压与Paschen测试。该系统内部所有电部件在要求的大气条件15kV高压以及Paschen条件8kV高压下漏电流都小于10uA,远低于要求的60uA漏电流指标。

该大型超导馈线系统长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。

该大型超导馈线系统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博士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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大型超导馈线系统

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各合作单位一起见证项目的完成

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美国能源部聚变能科学研究处负责人James Van Dam博士现场见证

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大型超导馈线系统启运

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