由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所承擔(dān)的中美合作項目“FLARE磁重聯(lián)空間物理裝置高磁通耦合場線圈系統(tǒng)(FLUX CORE)研制”已于5月上旬通過驗收,5月17日,該裝置已從上海正式啟運(yùn)交付美方。
根據(jù)項目協(xié)議,等離子體所需為FLARE項目研制出兩套高磁通耦合場線圈系統(tǒng)(FLUX CORE),用于裝置的磁重聯(lián)等離子體位型的成形及平衡。該項目由等離子體所裝置總體研究室承擔(dān)總體設(shè)計,合肥聚能電物理高技術(shù)開發(fā)有限公司承擔(dān)加工制造任務(wù)。
高磁通耦合場線圈系統(tǒng)FLUX CORE是保證FLARE磁重聯(lián)裝置等離子體激發(fā)及高精度重聯(lián)位型的關(guān)鍵系統(tǒng),內(nèi)部線圈耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度要求高。其中內(nèi)部TF和PF線圈的峰值電流分別為250 kA和540 kA,2.4米高的饋線系統(tǒng)垂直度要求小于1 mm,同時空間三維螺旋G10主體部件的曲面輪廓尺寸精度要求小于0.5 mm。
等離子體所各參與方在設(shè)計研制過程中精誠合作、共同努力,以滿足總體性能和高精度要求為目標(biāo),克服了兩套磁體系統(tǒng)設(shè)計、加工和測試工期短、工作量大等多重困難。通過不斷優(yōu)化設(shè)計以及與美方近百次視頻討論,嚴(yán)謹(jǐn)確定各個零部件的工藝技術(shù)路線和實施方案,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),確保磁體系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)。
最終,兩套高精度空間螺旋磁體系統(tǒng)先后順利通過了高真空、大載流、高壓、高精度磁場等各項測試指標(biāo)。通過技術(shù)攻關(guān),突破了磁體系統(tǒng)表面高壓絕緣體系在10-5 Pa高真空環(huán)境中具有極低放氣率(1×10-9Pa.m3/s)及60 kV高壓循環(huán)沖擊關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。創(chuàng)新采用高精度空間三維螺旋基槽和90度饋線繞組引出設(shè)計方法,有效保證雜散場誤差控制在1 %的范圍內(nèi)。
驗收會上,美方專家高度評價等離子體所在一年時間內(nèi)高質(zhì)量完成兩套高磁通耦合場線圈系統(tǒng)的研制,認(rèn)為建成的FLARE項目磁重聯(lián)裝置高磁通耦合場線圈系統(tǒng)達(dá)到國際水平,其順利完成是整個FLARE裝置建設(shè)過程中的重要進(jìn)展,并期望以此為契機(jī),將來推動等離子體所與美國普林斯頓大學(xué)、普林斯頓等離子體物理實驗室等單位更進(jìn)一步廣泛的合作。
驗收組由美國普林斯頓大學(xué)教授H.T. Ji、普林斯頓等離子體物理實驗室高級工程師Michael Kalish和美國能源部聚變能源科學(xué)辦公室項目主管Barry Jedic等人組成。等離子體所所長萬寶年,常務(wù)副所長宋云濤,研究員高大明,裝置總體研究室領(lǐng)導(dǎo)陸坤、衛(wèi)靖,研制中心主任吳杰峰,綜合辦副主任董少華,項目負(fù)責(zé)人鄭金星以及項目組成員見證了項目驗收。
磁重聯(lián)空間物理裝置FLARE項目由美國普林斯頓大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校、馬里蘭大學(xué)、威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校和普林斯頓等離子體物理實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室聯(lián)合建設(shè)和運(yùn)行。該項目由美國國家科學(xué)基金會和美國能源部支持,旨在研究空間天體等離子體、聚變等離子體中普遍存在的磁重聯(lián)現(xiàn)象,其實驗數(shù)據(jù)將全面支持美國NASA耗資13億美元推出的MMS(Magnetospheric Multiscale mission)計劃項目,共同開展地球空間磁場演變規(guī)律包括極光、太陽風(fēng)暴等對衛(wèi)星信號傳輸?shù)挠绊憽?/p>

FLARE磁重聯(lián)空間物理裝置高磁通耦合線圈系統(tǒng)
