6月27日上午，國(guó)家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施”最大的部件——環(huán)向場(chǎng)（Toroidal Field，TF）磁體，完成最后制備工藝，成功下線，通過(guò)專業(yè)組內(nèi)部測(cè)試驗(yàn)收。該超導(dǎo)磁體體積是國(guó)際熱核聚變堆ITER TF磁體的1.3倍，儲(chǔ)能為ITER TF磁體的3倍，是目前世界上最大的聚變堆超導(dǎo)磁體，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。這一成果標(biāo)志著我國(guó)已全面掌握聚變堆核心磁體設(shè)計(jì)及研制技術(shù)，我國(guó)成為全球具備百千安級(jí)大型超導(dǎo)磁體全流程自主研制能力的國(guó)家。

TF磁體是聚變堆最重要的部件之一，承擔(dān)著在聚變反應(yīng)堆運(yùn)行壽命周期中對(duì)高溫等離子體進(jìn)行約束的作用。聚變堆超大型超導(dǎo)磁體須在極低溫、大電流、強(qiáng)輻射、高應(yīng)力等極端條件下，穩(wěn)定可靠運(yùn)行60年。TF磁體運(yùn)行電流98千安, 總儲(chǔ)能120吉焦，16個(gè)TF磁體在裝置等離子體中心磁場(chǎng)6.5特斯拉，磁體最高磁場(chǎng)14.5特斯拉。單個(gè)TF磁體尺寸為21米（長(zhǎng)）* 12米（寬）* 3.3米（高），重量達(dá)582.4噸。該項(xiàng)目歷時(shí)6年，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、預(yù)研、研制、測(cè)試等一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。項(xiàng)目申請(qǐng)授權(quán)專利47項(xiàng)，制定標(biāo)準(zhǔn)25項(xiàng)。

瞄準(zhǔn)未來(lái)聚變堆運(yùn)行工況，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，采用混合繞組創(chuàng)新設(shè)計(jì)，攻克了低阻超導(dǎo)接頭（內(nèi)部接頭電阻0.04納歐）、低溫絕緣、失超保護(hù)、大電流電源等十余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，研制出新型高性能超導(dǎo)線、高強(qiáng)度低溫不銹鋼、高強(qiáng)度絕緣材料，突破了超大尺寸磁體線圈高精度繞制與真空壓力浸漬工藝瓶頸，發(fā)展了大型鈮三錫超導(dǎo)磁體熱處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)從設(shè)計(jì)分析到制備、測(cè)試的全國(guó)產(chǎn)化。該磁體的導(dǎo)體樣品成功通過(guò)數(shù)千次4.2開(kāi)爾文（零下268.95攝氏度）低溫下電磁循環(huán)和冷熱循環(huán)、100千安大電流、12特斯拉強(qiáng)磁場(chǎng)聯(lián)合工況下的全尺度性能驗(yàn)證，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，國(guó)內(nèi)多家優(yōu)勢(shì)企業(yè)深度參與，形成了覆蓋關(guān)鍵材料、核心部件、制造工藝和系統(tǒng)集成的協(xié)同攻關(guān)體系。西部超導(dǎo)、浙江久立、上海電氣、無(wú)錫華立、二重集團(tuán)、合肥聚能電物理、合肥科燁等參與單位單位圍繞高性能超導(dǎo)材料、特種結(jié)構(gòu)件、高精度制造和加工等多個(gè)核心環(huán)節(jié)聯(lián)合攻關(guān)，有力支撐了這一重大裝備的自主化研制，也帶動(dòng)了我國(guó)聚變工程高端裝備制造能力和產(chǎn)業(yè)配套能力的整體提升，為下一步聚變堆建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

CRAFT環(huán)向場(chǎng)（TF）磁體

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合影