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合肥晚報報道：10月9日，合肥第四個大科學裝置——聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施，首個進駐園區(qū)的部件已進入總裝階段。

2018年1月3日，國家發(fā)改委宣布聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施在合肥集中建設，這是合肥綜合性國家科學中心首個落地的國家大科學裝置項目。

2022年3月，聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施園區(qū)已正式交付啟用。該設施主要為下一代聚變堆的超導磁體和偏濾器系統提供研究和環(huán)境，保障我國聚變堆核心技術發(fā)展的先進性、安全性和可靠性，加快聚變能實際應用的進程。

目前，項目主體工程正加快建設，已完成眾多關鍵里程碑建設任務，進入了主體設施關鍵部件研制階段。

“合肥的‘聚變堆’設施將開展一系列關鍵技術預研等，為未來我國建造真正能實現核聚變發(fā)電的‘聚變堆’提供核心技術基礎和研究平臺?！薄袊茖W院合肥物質科學研究院等離子體所重大專項辦主任劉志宏

在“聚變堆”園區(qū)11號樓，一個高度20米，外型似“橘子瓣”狀的設施已經建起。據悉，該設施是“聚變堆”園區(qū)內首個進駐的部件——聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施1/8真空室及總體安裝實驗平臺。

▲聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施1/8真空室及總體安裝實驗平臺

“等離子體運行需要一個真空環(huán)境，真空室就是用來提供這個環(huán)境的，可以說，它是裝置內部最靠近等離子體聚變反應物質的密封安全部件，非常重要?！薄袊茖W院合肥物質科學研究院等離子體所重大專項辦主任劉志宏

隨著合肥超環(huán)（HT-7）、東方超環(huán)（EAST）、中國環(huán)流器二號（HL-2A）等一系列大型核聚變研究裝置的研制成功及投入使用，標志著我國在受控熱核聚變方面的研究也步入了世界先進行列。真空室作為裝置最為重要的部件，相關設計方法已經經過多個裝置的驗證和實踐的檢驗。

▲美國阿爾卡特C-Mod托卡馬克裝置內部

托卡馬克裝置是目前最有希望實現可控核聚變的大型動力能源裝置之一。真空室位于超導磁體系統內部，是托卡馬克裝置重要的部件，其內安裝大量的堆內部件，是一個環(huán)繞著等離子體的大型真空壓力容器。其主要功能是為等離子體提供高質量的真空運行環(huán)境，同時也是重要的核安全屏障。

同樣位于合肥的中國聚變工程實驗堆（CFETR）是中國在研的新一代大型全超導托卡馬克核聚變能源工程驗證設施，真空室是工程設計中接口較為復雜，也是核安全部件中較為重要的大型真空壓力容器，位于磁體系統內部，安裝有大量的堆內部件和復雜的管路，是一個D形截面的雙層殼結構的真空壓力容器，環(huán)向分為16個扇形段，包含真空室主體、窗口和支撐等，是保證裝置安全運行的重要的結構承力部件。極限真空度為10-6Pa，總漏率≤5×10-7 Pa·m3·s-1

▲CFETR 真空室總體結構示意

真空室作為裝置涉及核安全的首道安全屏障，內部安置有內中子屏蔽層（IWS），為主機及托卡馬克大廳提供輻射屏蔽；外部設置有冷屏，為超導磁體系統提供絕熱保護。

此外真空室主體結構還能夠有效降低環(huán)向磁場的波紋度，同時也為等離子體與外界的輔助裝置提供交互通道，其設有加熱、診斷、電流驅動、核燃料加注、真空及遙操作提供相應的窗口，在緊急情況下，承擔降低堆芯溫度等一系列核安全及應急響應的功能。

▲真空室基本單元結構示意

未來的實際裝置中，聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施真空室會由8個這樣的“橘子瓣”環(huán)形組成。而目前建造的這臺1/8真空室及總體安裝實驗平臺，主要將針對未來聚變堆真空室建造過程中的成型、焊接、無損檢測和精密裝配等關鍵技術開展一系列研究。

劉志宏介紹，在真空室建造的過程中，已經形成了40多項專利技術。目前，該部件已進入最終的總裝階段，預計明年就可以正式啟用，開展相關研究。接下來，會有更多系統和平臺進駐園區(qū)，設施建設也將持續(xù)加快推進。