东部项目进展
1994年底,中科院基础局邀请6位院士、8位专家在合肥召开HT-7U超导托卡马克项目座谈会,首次正式提出HT-7U项目。
1996年初,部分两院院士在北京京西宾馆对“九五”国家重大科学工程项目进行初评。HT-7U装置建设首次通过国家专家验收,被列入十大工程。
1997年6月,国家科技领导小组批准了中国科学院HT-7U大科学工程项目立项申请,项目正式进入国家重大科学工程项目立项操作程序。
1997 10,国家计委委托中国科学院主持“HT-7U项目建议书专家评审会”;该项目的建设方案和计划得到了与会专家的好评。
4月1998,10-11,HT-7U正式通过了国家计委委托中国国际工程咨询公司主持的HT-7U项目建议书专家评审会的评审论证。
1998年7月8日,国家计委正式批复HT-7U项目建议书(JY[1998]1303号),同意中国科学院主持的国家重大科学工程项目“HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置”建设,投资1。
1998 10,HT-7U可行性研究报告通过中科院基建局主持的专家评审会。
1998 65438+2月,HT-7U可行性报告获批。
1999 10,HT-7U扩建初步设计及概算通过。
2000年6月5438+10月,国家计委正式批准建设HT-7U(JY[2000]1656号)。
2000年6月4日,165438+10月4日,来自俄罗斯的2号制冷机调试成功,进行超导线圈实验第一轮制冷。4日凌晨1,制冷机降至氦液化温度,产生液氦。
2001 5月31日,HT-7U主机两大部件——外真空和真空室体对外加工合同签订(右),标志着HT-7U主机正式进入制造阶段。
2001年8月20日,HT-7U电流引线安装在实验杜瓦内(左)。
2001年8月22日,HT-7U纵向线圈重要加工设备—XK2425/IB数控龙门铣(武汉机床厂提供)安装调试成功通过验收(右图)。纵向场超导磁体最外面是一个设计尺寸精度高、体积大、超薄、深槽、全焊接的大D形截面线圈盒。外协单位加工的线圈箱焊接毛坯,一次放入VPI加工的纵场线圈后进行封焊,在数控机床上完成。
2001年8月26日,HT-7U 600m CICC虚拟导线试制成功。
2001 10年10月29日HT-7U大型超导模型线圈(左)实验成功。超导实验系统于22日晚7点开始降温,27日下午2点20分进入超导状态,模式为14:00。
当I型模型线圈达到接近工作温度的5.5k和14:20时,开始各种模式的加电流实验。28日大电流、大电流变化率连续实验成功,各系统工况基本正常。
2001 165438+10月27-28日,VPI-1000环氧树脂真空压力浸渍设备(右图)经过现场测试,达到并超过合同规定的各项技术指标,顺利通过设备验收。2002年2月6日,HT-7U第一饼1: 1替代材料纵向线圈缠绕完成(左图)。
2002年3月11日,HT-7U第一根用于超导纵向场线圈的604m CICC导管成功诞生。20日,导体采用方形压制成型(右图)。HT-7U需要生产58根长32公里的导线,* * *有2900多个连接器。为了保证接头的质量,严格按照要求,采用了六种检查方法(x光、超声波、着色、内窥塞规、真空检漏、按压)对接头进行逐一检查。为了解决电缆穿过600米长管道,间隙为1 mm的问题,专门设计了小直径拉带线夹,并获得国家专利权。通过不断的探索和实践,CICC导体的预压成型工艺最终达到了0.65438±0mm的尺寸控制精度
2002年4月3日,HT-7U超导中心螺线管模型线圈成功脱模,标志着中心螺线管模型线圈VPI的成功结束。
2002年4月9日,HT-7U第二根600米CICC导线在穿缆后成功压制成型。
2002年7月13日,龙门CICC导线预弯成型机已开始缠绕TF002A线圈(左),可与悬臂成型机同时缠绕,缠绕进度可翻倍。
2002年8月21日,卷绕车间第一条生产线悬臂结构CICC导线预弯成型机TF001B下线。8月27日,第二条生产线龙门结构CICC导线预弯机上的TF002A线圈下线(右图)。
2002年2月9日,65438,HT-7U超导线圈VPI设备-4200环氧树脂真空压力浸渍设备通过验收(左)。这套专门为HT-7U开发的设备是国内第一套集真空、压力、浇注功能于一体的VPI设备,是目前国内最大的真空压力浇注设备,也是同类设备中技术要求最高、技术含量最高的VPI设备。它具有高真空度,先进的薄膜脱气,安全,易于控制,均匀温度导热油加热系统,性能可靠,自动化程度高的液压,交错和氟橡胶密封结构。设备在沈阳出厂前经过严格检验,并取得压力容器合格证。
2003年3月16日,HT-7U立式哑电缆线圈VPI固化完成(右图)。2003年5月12日,HT-7U首个纵向场线圈VPI加工成功。VPI处理后的纵向场线圈外观规则,颜色透明。其整体性、绝缘强度和尺寸误差完全满足设计要求。
2003年5月12日,HT-7U取得重大进展――超导中心螺线管首个原型线圈(左图电脑设计图)顺利通过性能测试。中央螺线管线圈是HT-7U最关键的部件,其作用是通过快速的磁通量变化在初始阶段产生等离子体电流。“五一”期间,在实验装置中安装了一个与超导中心相连的螺线管线圈。6日,实验系统开始降温。在11上达到超导工作温度范围后开始性能测试。由于性能试验必须在快速变化的大电流条件下完成,对失超保护技术、电源及其控制技术、低温、真空、测量等都提出了很高的要求。6月5438+02日完成了所有预期的性能测试,并获得了一系列令人鼓舞的重要结果。实验表明,极场电源系统完全满足设计要求,为HT-7U装置今后的成功运行奠定了坚实的基础。此次实验的成功表明,HT-7U最难、最具挑战性的超导中央螺线管线圈已经完全达到设计要求。
2003年6月30日至7月7日,HT-7U成功测试了纵向场原型线圈(右)的超导电磁性能、机械性能和热工水力性能。经过100小时的冷却,线圈成功进入超导状态。之后,模拟HT-7U装置纵向场的工作条件,分别在14.3 kA和16 kA进行了纵向场原型线圈的超导实验,并测试了线圈在6.8K K的失超电流..结果表明,线圈性能满足设计参数,完全满足未来HT-7U运行的要求。HT-7U的纵向场线圈为D形,***16,沿圆周方向排列,形成纵向场线圈系统,提供稳定的环形磁场来约束等离子体。
2003年7月28日,HT-7U超大型第三卷绕机投产(左)。
2003年8月7日,HT-7U的TF005超导磁体性能试验开始。
2003年6月,项目名称从HT-7U改为EAST。
2003年6月65438+10月10-11,由来自英、德、美、日、俄、法、印等国的25位著名聚变研究所所长、国际聚变研究组织负责人和“国际热核试验反应堆”项目负责人组成的国际咨询委员会对EAST进行了访问和评估。专家认为,EAST将是对世界聚变研究产生重要影响的先进科学设备,也是世界上第一台采用全超导磁体和柔性冷却结构的托卡马克,可以实现稳态运行。EAST是中国聚变研究的一大进步,在培养中国新一代聚变研究人员方面取得了巨大成功。EAST具有先进的等离子体形状(非圆截面)、偏滤器功率和杂质处理能力,能够开展稳态条件下的关键物理和工程问题研究,直接关系到聚变堆和ITER的建设。
2003年6月5438+10月65438+5月,EAST第一个大型极向场线圈绕制完成。
2004年3月2日,EAST第一个大极化场偏置滤波线圈绕制完成。
2004年3月30日,东极向场超导大线圈真空压力浸渍成功(左)。这是一项高技术、高难度、高风险的创新工作,在国内尚属首例。该项目的研制成功,标志着东方科学工程重大技术难题的又一次突破。
2004年4月1日,EAST首台纵向超导磁体通过专家评审组验收(右)。大型D形超导磁体是EAST装置的TF3纵向场磁体。在研制过程中,采用了多种国内创新的关键技术和独特工艺。严格检验表明,磁体质量优良,完全符合设计要求。该磁体的研制填补了我国大型超导磁体的空白,为国际聚变界做出了重要贡献。研究中获得的经验和教训为ITER(国际热核聚变实验堆)积累了宝贵的经验。
2004年6月12日,随着最后一根管内铠装电缆超导导线(CICC)的成功绕制,CICC生产线高质量完成了EAST要求的全部CICC导线。
2004年9月2日,由芜湖造船厂研制加工的EAST核心部件、超导磁体最重要的结构部件之一——超导纵向场线圈箱焊接毛坯通过验收。芜湖造船厂提前4个月10天完成了所有东坯的加工(左图为2002年6月18日芜湖造船厂正式开工立卷箱)。经过多次成形和焊接工艺试验,攻克了316LN超低碳高氮无磁不锈钢大面积焊接、大型复杂轮廓焊接构件焊接应力消除和变形控制等一大批重大技术难点,填补了国内空白,达到国际先进水平,为EAST建设做出了重要贡献。
2004年9月底,EAST按照项目进度要求,完成了全部34个纵向场线圈、7个中心螺线管线圈、4个大极场线圈、4个偏滤器线圈和2个试验线圈共计***51个大型超导线圈的绕制,线圈外形尺寸偏差小于1.5 mm,达到国际先进水平。
2004年6月5438+10月65438+4月,EAST组成的检查小组到上海锅炉厂核化公司检查和审查EAST(右)外真空杜瓦的中环和封头的检查数据报告和表面处理状况。验收组认为杜瓦的两个组件整体质量优良,符合设计要求,特别是在窗口位置和刻度的精度控制上,同意验收。
2005年3月18日,EAST顺利完成第九组TF线圈的封装,开始第四组垂直场线圈的预装(16 TF线圈,预装四组)。
2005年8月22日,EAST重15.7吨的中央螺线管组件和重8.7吨的上偏转线圈安装到位(左图)。
5438年6月+2006年10月,EAST完成预组装,2月20日进入抽真空、冷却、通电实验阶段。
2006年3月3日21: 55东12极成功向励磁线圈通电(通电实验波形图如右图)。本实验的目的是检测磁体、线圈箱、传输线等部件的热工水力特性,通过失超检测对极向场线圈进行补偿调试,调试电磁测量系统,调试关节电阻,优化极向场电源控制系统等。收集的实验数据显示,12号极向场线圈第一次最大电流为1 kA,通电时间为45秒,上升下降速率为50 A/s,实验中12号和14号极化场磁铁* * *共通电22次。真空、低温、极场电源、纵场电源、技术诊断、电磁测量、水电供应、总控等八个系统参与了本次实验,各个系统都不同程度地实现了实验目标。从第二天开始,剩余的极向场线圈将分别通电。成功后,整个极向场线圈通电,纵向场线圈通电。
2006年3月17日,EAST完成第一次工程调试(左)。第一次工程调试的主要目的是检验主机的性能和相关分系统的能力,探索未来可行的运行方式,测量主机和主要分系统的关键技术参数,验证各种安全保护系统的可靠性,为成功运行提供必要的数据和积累经验。在调试中,最受关注的低温调试和磁铁通电试验取得了圆满成功。在真空和低温条件下放置到位后,纵向场磁体和12极场磁体分别于2003年3月13日至2007年3月17日进行了260次测试。最长通电时间达到5000秒,最大电流达到8200安培,设备对应的中心场强达到了2特斯拉。主控系统、真空系统、低温系统、数据采集系统、水冷系统、电源系统、装置技术诊断系统、失超保护、真空磁位形测量系统、超导传输线、高温超导电流引线、铜电流引线和等离子体控制系统运行正常,确保了通电试验的安全和成功。
2006年9月26日,EAST在第一次等离子体放电实验中,成功获得了电流200 kA以上、时间近3秒的高温等离子体放电(左图),标志着世界上第一台全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置首次在中国建成并投入运行。EAST开始转向物理实验阶段,在全超导磁体稳定运行条件下,获得了最大电流500 kA、重复放电9秒、大伸长比偏滤器等离子体等多项实验结果。相关设计理念和技术创新包括大型超导磁体的设计制造、大型超低温制冷技术、任意可控快速变化大电流设备技术等,均为国内首创,达到国际先进水平。
2006年6月65438+10月13-14,东方国际顾问委员会第二次会议在合肥召开(右)。来自ITER计划和欧美、俄、日、韩、印等世界级聚变研究机构的29位领导和资深科学家出席了会议。会议听取了EAST项目的情况汇报、项目进展、首次实验结果和今后的实验计划,并在实验大厅参观了放电实验和各子系统。国际顾问对EAST项目的建设、系统改进、未来实验计划和研究进行了10小时的讨论,由此产生的会议报告指出,EAST是世界上唯一一个类似于ITER全超导磁场设计的托卡马克装置。委员会对EAST的高质量建设印象深刻。在如此短的时间内独立完成设计、预研、建造和试运行,取得了世界聚变工程的非凡成就。这一杰出成就是世界聚变能源发展的重要里程碑。大功率加热、电流驱动和更好的诊断是未来深入研究项目所必需的。一旦这些计划得以实现,EAST将处于发展稳态高性能等离子体物理的科学研究计划的前沿,进而为支持ITER和聚变能源的发展做出贡献。建议给予足够的资源以尽快实现这些科学目标。
2006年6月22日,65438+10月65438+6月,被称为“核聚变奥林匹克”的21世界聚变能大会(IAEA)在成都举行(左)。世界聚变能大会是国际核聚变研究领域最高水平的学术会议。每两年举办一次,这在发展中国家还是第一次。国际原子能机构副总干事、国际聚变研究理事会主席伯卡特教授等800多名中外科学家出席了会议。在以前的国际原子能机构会议上,只有三个托卡马克,欧洲的JET,美洲的DIII-D和日本的JT-60U,被列在报告的第一部分。EAST总经理万元熙在本次会议上做了第一个重点说明,可见国际聚变界对首台全超导托卡马克EAST的高度关注。报告结束后,全场起立热烈鼓掌,这在聚变能源大会历史上还是第一次。会议期间,许多国外研究机构和大学表达了与EAST合作的强烈意愿,达成了十余个双边合作项目,并签署了双边合作协议。鲁主席的贺信指出,全超导非圆截面托卡马克EAST核聚变实验装置的首次放电实验,标志着EAST装置工程实验进入了一个新的阶段,也表明我国科技人员有能力独立实现具有国际先进水平的大型科学工程实验装置的建造和运行。EAST将为中国乃至世界核聚变研究提供新的实验平台。
65438年6月23:00+2007年10月14-15年6月1,EAST连续放电四次,单次时间约50毫秒,第二轮物理实验开始。这个实验的主要目标不是追求放电时间的长短,而是在2006年获得的圆形截面等离子体的基础上获得非圆形截面等离子体,意义重大。
2007年6月29日,中国科协下属的科技类核心期刊《科技导报》在北京评选出EAST装置建成和太行发动机研制成功、秦山二期核电站验收等14项目。
2007年2月15日,科技部基础研究管理中心、中国科协学术部公布了2006年“中国基础研究十大新闻”评选结果,EAST项目因其原创性、新闻性和广泛的社会影响力入选。
2007年3月1日,EAST顺利通过国家验收。国家发改委在合肥主持召开东方国家验收会(左)。验收委员会听取了项目建设、专家检测、专家鉴定和中科院预验收意见,审阅了相关专业验收资料,并实地考察了EAST装置。一致认为,该项目的技术工艺符合设计要求,装置主机及其各分系统达到或超过设计指标,是世界上首台成功运行的全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置。项目全面高质量完成建设任务,达到预定指标,同意项目通过国家验收。
2007年4月10,等离子体承担的“中美联合研究托卡马克先进运行模式”项目通过验收(右图),核工业西南物理研究所参与了这一项目。验收专家组审查了项目验收材料,听取了项目实施总结报告,并进行了现场调研和咨询。专家组认为该项目全面完成了合同规定的内容,达到了预期目标,同意该项目通过验收,并建议项目承担单位坚持有效的国际合作方式,扩大合作范围,希望得到相关部门的进一步支持。该项目的实施,有效利用了美国磁约束聚变的科技资源,掌握了诊断、数值模拟和控制等关键技术,解决了制约我国磁约束聚变研究的一些瓶颈问题,提高了我国核聚变领域的技术和物理研究水平,缩短了与国际聚变研究的差距,培养了一批磁约束聚变领域急需的人才,锻炼了团队,为更广泛的国际合作奠定了良好基础。
2007年8月27日,俄罗斯ISTOK研究所KU-2.45微波速调管东批顺利通过验收(左)。
2007年2月3日,65438+,经过几个月的努力,EAST内部部件已完成改造,包括安装加热套管、硼化物水管、高场侧单圈环固定支架、热沉材料超声波探伤、热沉支架和模拟热沉在模拟1/16工装上的试安装、热沉成型、开孔和冷却水管。
2007年6月365438+2月31日,东内构件1/16段预组装工程通过验收。1/16分段预装采用1: 1真实模拟东真空室热沉组件和冷却水管的整个安装过程(右图)。本次预安装验证了EAST真空室内部部件改造安装的工艺、流程、工装和工具的合理性和实用性。
2008年3月26日,中国科学院2008年度工作会议传来好消息,东大研究组获得中国科学院2007年度优秀科技成果奖。
2008年4月23-24日,ITER最重要的商务会议——IO(国际组织)-DA(国内机构)协调会在等离子所召开(左)。ITER国际集团第一副总干事诺伯特·霍尔特坎普、ITER项目办公室主任TADA荣介等ITER国际组织的高级代表主持了会议。来自中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国的高级代表出席了会议。本次会议是IO与成员国DA领导人沟通协调重大事务的定期会议。会议通报并讨论重大设计变更和审查,通报并研究STAC和TAG会议的建议,讨论并准备提交给ITER董事会的报告,并讨论各国采购包的计划进度、资源计划和资金调整。代表们参观了东方装置和正在建设的ITER CICC管道穿越工程。
2008年5月12日,等离子体所李建刚所长宣布EAST装置真空室内部部件安装工作顺利完成。真空室内部部件的安装涉及九大工程,涉及59000多个零件。安装工程于2008年1月14日开始,2008年5月8日结束。经过三个多月的努力,EAST装置真空室内部部件的安装任务以其高质量、高速度圆满结束。这是东方装置成立以来的第一个重大项目。
2008年2月3日,65438,东内构件二次改造工程全面完工,顺利通过验收。有关部门做了工作汇报,介绍了责任工程师和施工单位精诚合作、齐心协力,攻关攻关突破了多项技术难关,制定了安全可靠、切实可行的解决方案并严格实施。(右图为改造后的真空室。)改造工程于65438年6月+10月65438年+3月开工,历时53天,涉及机械安装、真空检漏、准直测量等多个专业。在巨能公司、科业公司、总体设计室、六间房等部门的努力下,这项光荣而艰巨的工程终于提前七天高质量、高速度地完成了。这种内部部件的翻新不是简单的安装重复,而是一场艰苦的技术战。在锁紧紧固、位移测量、石墨瓦翻新、拆卸维护等方面取得了重要突破,为今后的工作积累了宝贵的工程实践。与会专家对改造工程的质量和速度给予了充分肯定,对改造过程中良好的配合协作研究和质量管理给予了高度评价,并对各方面工作提出了希望和要求。会议通过了改造工程验收意见。
2009年6月5438+065438+10月13,EAST/HT-7低温系统改造工程子项目“液氮传输线改造工程”顺利完成,液氮传输功能已顺利实现。改造后的液氮传输线跨度约为150米(改造前约30米),传输线越长越容易造成气堵、漏液、抽真空等困难。改造后的输液管线最大落差近10米(沟至桥),容易造成气阻、液氮输送消耗高等问题。