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全球最大“人造太阳”关键部件“合肥造”!

 昵称61867258 2020-10-02

合肥综合性国家科学中心国际科技合作项目取得新的重要进展!9月22日,国际热核聚变实验堆ITER计划校正场首批线圈暨法国WEST装置偏滤器关键部件竣工交付仪式举行。由中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所承担的校正场首批线圈和偏滤器关键部件正式起运交付。

ITER计划校正场首批线圈暨法国WEST装置偏滤器关键部件竣工交付仪式。(来源:中科院合肥物质科学院)
     现场了解到,校正场首批线圈已研制成功,将交付至法国ITER现场。偏滤器关键部件项目已全部竣工,将交付给法国原子能委员会磁约束聚变研究所,安装到法国托卡马克WEST装置上。

ITER校正场首批线圈。(来源:中科院合肥物质科学院)

校正场超导磁体系统是ITER主机重要部件之一,主要用来补偿线圈制造、接头、引线及装配误差造成的纵场和极向场线圈绕组位形偏离所带来的磁场误差。校正场超导磁体系统共计3组18个线圈,制造工艺极其复杂,涉及到超导、低温、绝缘、材料、焊接、无损检测、电测试等多学科交叉,由等离子体所承担全部设计工艺开发和研制。

WEST装置偏滤器关键部件(来源:中科院合肥物质科学院)

自2010年签订合同,项目团队十年磨一剑,依靠自主创新,掌握了大尺寸无张力非圆截面磁体高精准绕制、三维曲面超导线缆成型、薄壁氦冷却管道低热输入焊接、超高功率厚板激光焊接、超低电阻超导接头、优异性能不锈钢材料和异型挤压型材制造、高性能绝缘浸渍等关键技术。磁体具有尺寸大(7米×2.5米)、截面小(192毫米×192毫米)、精度极高等特点,线圈整体轮廓精度可控误差1毫米、绕组零缺陷绝缘浸渍、超导接头最大电阻值小于5纳欧等多项技术与性能指标国际领先。

WEST装置是法国原子能委员会正在升级改造的一个全钨偏滤器超导托卡马克。偏滤器部件是WEST装置的核心部件,对其实现长脉冲高参数运行及其主要科学目标起到关键作用。偏滤器部件直接面对高温等离子体辐照,要承受强粒子流和高热流的冲击,服役环境苛刻、制造工艺复杂,难度大、要求高。2018年,通过国际竞标,等离子体所获得承担WEST装置456件钨铜部件的研制任务。项目团队依靠自主创新,基于EAST装置偏滤器部件研发基础,突破了高性能轧制钨材料批量化生产瓶颈,掌握了钨与铜及铬锆铜多层热等静压复合关键技术、钨铜复合串无损检测技术和柔性管与探头柔性对中工装检测方法,解决了钨铜串在高温高压焊接成型过程中钨块之间缝隙尺寸、焊接界面质量等精确控制难题,把钨铜穿管复合部件的热排出能力提高到20MW/m2。

通过承担WEST装置偏滤器国际合作项目,我国成为当今世界上唯一实现批量生产钨铜部件的国家。钨铜偏滤器部件的交付将促使WEST装置建设和运行进入全新阶段,也必将为ITER主机偏滤器部件的研制和量产提供借鉴和经验。校正场线圈对于ITER运行至关重要,WEST装置偏滤器部件研制是中法聚变联合中心的重要合作项目,校正场18个线圈和偏滤器456件钨铜串部件不仅深化了EAST与WEST、ITER等聚变装置及核聚变研究领域的科技合作,更是圈起、串起了中法中欧国际科技合作历久弥坚的友谊。 

延伸阅读




从“跟跑者”向“并行者”“领跑者”转变

大科学装置“沿途下蛋”,助推合肥在全球科技竞争中“身份”转变

9月21日,安徽自由贸易试验区总体方案对外发布。方案中提出,推动创新驱动发展,建设科技创新策源地。当前,合肥已建成、在建和预研重大科技基础设施达10个。“沿途下蛋”的大科学装置,正助推合肥在全球科技竞争中转变成“并行者”“领跑者”。接下来,大科学装置拓展区将重点突出促进装置共享、提升成果转化、优化科研配套三大功能区域。

图为我国自行设计研制的世界上第一个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置(EAST)。

大科学装置“沿途下蛋”助推“身份”转变

“合肥已建成、在建和预研重大科技基础设施达10个,已经成为全国大科学装置最为集中区域之一。”合肥市发改委(市科学中心办)相关人士介绍,当前,合肥已建成的全超导托卡马克、同步辐射光源、稳态强磁场实验装置性能不断提升。

聚变堆主机关键系统综合研究设施是合肥综合性国家科学中心的核心建设内容之一,分为主体工程和园区工程。目前,位于庐阳区三十岗的大科学装置集中区内,聚变堆主机关键系统综合研究设施园区工程,正在加快建设当中。

聚变堆主机关键系统综合研究设施项目园区效果图。

此外,未来网络试验设施合肥分中心和高精度地基授时系统合肥一级核心站也加快推进,雷电防护设施获得国家批复立项。合肥先进光源、大气环境模拟系统、强光磁集成实验设施进展顺利,正积极争取纳入国家重大科技基础设施“十四五”规划。

相关人士表示,近年来,依托重大科技基础设施的建设,合肥市不断催生新技术新产品,培育一批重大科技成果转化项目,推动大科学装置“沿途下蛋”,正助推合肥从全球科技竞争的“跟跑者”向“并行者”“领跑者”转变。

全超导托卡马克衍生出了质子治疗、超导磁浮等应用技术;稳态强磁场催生出多个国家I类创新靶向药物,授权发明专利34项,孵化4家高科技企业,总估值超过2亿元;同步辐射光源衍生的“大口径高阈值光栅”项目落户肥东长临河科创小镇,总投资超7000万元,将为我国高端激光器、光刻机等设备提供核心器件。

聚变堆主机关键系统项目地点及布局。( 来源:中科院等离子所)

与企业合作让科研仪器产业迎来新“春天”

大科学装置集聚,对于合肥市来说,这是难得的优势。省发改委相关人士介绍,在推动大科学装置建设与企业合作方面,我省高度重视大科学装置建设及其科研仪器产业发展,积极推动大科学装置建设单位与相关企业合作研发高端科研仪器。

今年,合肥市还开展了合肥综合性国家科学中心项目入库申报工作,鼓励一批具有自主创新能力、技术水平领先的企业积极申报,为大科学装置提供专业化服务。其中,安徽创谱仪器科技有限公司等企业就申报了“面向大科学装置的光谱诊断平台”等项目。

为促进高校院所与企业深度互动,合肥市还将积极引导高校科研院所等单位,通过共建联合实验室、派遣科研团队到企业专职工作等多种方式,为企业提供定制化、面对面的科研服务。同时,企业通过设立专项奖学金、股权激励、发起人才联合培养计划等多种方式,精准选择合作对象,将科研单位的智力资源转化为企业发展的原动力。

接下来,合肥市还将设立合肥科学中心市级科技成果转化项目库,结合有关调研以及科学中心项目入库申报工作,遴选若干解决“卡脖子”问题的科研仪器项目,点对点开展项目跟踪、培育、扶持工作,力争培育一批高端科研仪器制造企业。

大科学装置拓展区将突出三大功能区域

大科学装置集中区项目是合肥综合性国家科学中心建设项目的重要组团之一。围绕服务大科学装置集中区,三十岗片区将成为庐阳区重点建设的科研区域,大科学装置拓展区将与大科学装置集中区、科学岛形成基础科研和技术研发“三足鼎立”的集聚格局。

科技本地转化不足、科创成果缺乏转化空间、高端创新载体供给不足、新兴产业承载能力有限……庐阳区发改委相关人士分析,当前,庐阳区科技发展方面,还存在着不少“短板”,需要尽快打通从基础研究到产业发展创新链条,启动大科学装置拓展区规划与建设刻不容缓。

相关人士透露,庐阳区将结合全市空间发展规划以及大科学装置集中区、科学岛科研转化需求,围绕科研、产业、生态、居住定位,进一步对大科学装置拓展区进行规划研究,合理划分功能片区;重点突出促进装置共享、提升成果转化、优化科研配套三大功能区域。

具体来说,在促进装置共享方面,重点是吸引科研院所、知名院校落户拓展区,强化国家科学中心的科研实力,提升学术水平,促进大装置对社会共享;在提升成果转化方面,重点是打造成果转化服务平台,引进科创企业,企业总部落地拓展区,提升科研成果转化效率,加速科研成果转化;在优化科研配套方面,主要依托优质生态资源,吸引国际学校、星级酒店等项目落地拓展区,打造一个集居住、教育、医疗、商业于一体的高品质栖居地。

聚焦应用研发、科技转化、制造创新三大服务环节

接下来,庐阳区还将积极发挥科学岛与大科学装置集中区科研与创新实力,加强与中国科大等名校的学术合作交流,吸引、集聚顶尖科学家和工程师,逐步强化科研实力,不断提高学术水平。“从科研向产业转化的全环节入手,重点聚焦应用研发服务、科技转化服务、制造创新服务三大服务环节。”

在应用研发服务方面,将重点打造创新实验室群、科技金融基地、科技路演中心三大项目,构建应用创新服务链。创新实验室群主要引进多类实验室形成研发群落,满足各种科研需求;科技金融基地主要用于聚集金融服务机构,激发本地科研转化活力;科技路演中心旨在搭建科研人才与专利技术展示平台,让科学对话资本。

在科技转化服务方面,将以专利技术交易中心、应用技术小试及中试基地、第三方检测平台、技术商业化服务基地四大服务平台为抓手,贯通科技转化服务链。

在制造创新服务方面,将以工业设计服务平台、工业软件服务平台、国际职业教育基地三大项目为发力点,提供综合性制造创新服务。

庐阳区发改委相关人士表示,将加快周边道路交通等基础设施建设,推动董铺国家湿地公园、郊野公园规划建设,合理布局教育、医疗、文化、体育等公共服务配套设施,建设一个留得住核心人才的生态宜居“科研城市”。


信息来源:综合合肥日报、中科院合肥物质科学院
责任编辑:周悦

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