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合肥第4个大科学装置建设取得新进展

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来源:合肥晚报           编辑:李颖

聚变堆主机关键系统综合研究设施园区

聚变堆主机关键系统综合研究设施园区

3月26日,记者从中国科学院合肥物质科学研究院获悉,国家重大科技基础设施项目、合肥第4个大科学装置——聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)园区已正式交付启用。该设施全面建成后,将成为国际磁约束聚变关键参数最高的综合性研究平台。园区的顺利交付启用,为CRAFT主体工程建设和运行,打下坚实基础。

园区顺利交付启用

作为合肥第4个大科学装置,聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)是合肥获批综合性国家科学中心后首个落户的国家重大科技基础设施项目。设施全面建成后,将成为国际聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台,为聚变工程堆核心部件的研发和聚变工程堆的建设保驾护航。

该项目建设分为主体工程和园区工程,2018年12月14日,园区工程开工建设。

这一园区位于合肥综合性国家科学中心大科学装置集中区内,主要建设科研楼、实验厂房、用户设施建筑及相关配套工程,占地面积约为600亩,共有14栋单体,总建筑面积13.89万平方米。

通透美观的玻璃外立面,造型别致的非线性屋面……园区内14栋单体建筑“身上”都有着满满的科技感。聚变堆项目参建单位中建五局项目经理施旭光告诉记者,作为大国重器的“居住地”,园区的整体建造都要依据实验需求,建设中的每一处也都需“锱铢必较”。

在相关设备的核心厂房,按照设计要求,地坪每平方米的承载力必须达到10吨,而且50年沉降不能超过1毫米,这对地面土壤的含水率等提出极高的要求。园区建设过程中,项目团队针对基础混凝土受力体系建立了模型进行分析、研究,并用一次次的尝试来让建设达标。针对屋顶材料防水性能,更是每一个焊缝都不能“放过”。“不能让任何一滴水渗入。”施旭光说。

3月26日,园区顺利交付启用,这为CRAFT主体工程建设和运行,打下了坚实基础。

设施将提供核心技术基础

CRAFT是什么?

核聚变被视为人类的“终极能源”,位于合肥“科学岛”上的“明星”装置——“小太阳”EAST全超导托卡马克就是核聚变研究的重要实验装置。不过,核聚变实验的终极目标并不只是在实验室中就能达成,而是真正得到无穷尽的清洁能源,并能将其成功转化为电能,输送进千家万户。

“从EAST‘小太阳’物理实验装置走向真正的未来实用化核聚变发电,这中间还有相当长的一段路要走。而CRAFT,就是用来填补这段‘路程’的重要装置。”

中科院合肥物质科学研究院等离子体所副研究员王腾告诉记者,CRAFT将基于合肥研究院等科研院所多年来取得的核聚变实验成果与进展,进一步解决大规模低温和超导等一系列科学技术问题,推动核聚变能加速走向应用。

2019年9月,CRAFT主体工程已正式开工建设,由超导磁体研究系统、主机及偏滤器研究系统两大部分组成。目标是建成具有国际领先水平的超导磁体研究系统和主机及偏滤器研究系统,为聚变堆主机关键系统研究提供粒子流、电、磁、热、力等极端实验条件。

主体工程建设过程中,中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所在材料综合性能研究、导体磁体性能研究、高温超导磁体、中心螺管、真空室、偏滤器部件、等离子体与材料相互作用、辅助加热系统、遥操作系统、配套支撑系统等方面开展核心技术攻关和关键设备研发,已取得了系列成果。

未来,聚变堆主机关键系统综合研究设施全面建成后,将为我国聚变堆核心部件研发和建设提供核心技术基础,为开展聚变堆条件下热与粒子排除关键问题研究、大规模低温和超导技术研究、强流粒子束与基础等离子体研究以及为能源、信息、健康、环境等交叉前沿领域提供研究平台和强大的技术支撑。

同时,CRAFT设施建成后,还将向社会全面开放共享,服务于我国磁约束核聚变科学技术研究,促使自主掌握中国聚变工程堆关键技术,加快磁约束核聚变研究进程,为核聚变研究作出更大的贡献。

合肥还将建设一批大科学装置

大科学装置,是科技创新的国之重器。目前,合肥已经建成全超导托卡马克(EAST)、同步辐射、稳态强磁场三个国家大科学装置,同时,不断提升这三大科学装置性能。

而除了聚变堆主机关键系统综合研究设施,未来,合肥还将建设一批重大试验设施,包括未来网络试验设施(合肥分中心)、高精度地基授时系统(合肥一级核心站)、雷电防护与试验研究重大试验设施、合肥先进光源、大气环境模拟系统、强光磁集成实验设施等,推进重大科技基础设施集群化、协同化发展。