冬日里的合肥綜合性國家科學中心大科學裝置集中區(qū)一派生機勃勃的景象，國家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施”建設(shè)如火如荼。該設(shè)施的主體工程“進度條”全力推進，已經(jīng)完成100余個關(guān)鍵里程碑建設(shè)任務及核心部件的設(shè)計、預研和測試驗證，從子系統(tǒng)的實驗室研發(fā)測試階段進入到了部分關(guān)鍵部件的研制和現(xiàn)場集成及調(diào)試階段。

　　聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）是合肥獲批綜合性國家科學中心后首個落戶大科學裝置集中區(qū)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目，該設(shè)施目標是建成國際核聚變領(lǐng)域參數(shù)最高、功能最完備的綜合性研究及測試平臺。自CRAFT設(shè)施主體工程開工以來，中科院合肥研究院等離子體所核聚變大科學團隊在材料綜合性能研究、超導導體性能研究、超導磁體、聚變堆真空室、偏濾器部件、等離子體與材料相互作用、輔助加熱系統(tǒng)、遙操作系統(tǒng)、配套支撐系統(tǒng)等方面開展核心技術(shù)攻關(guān)和關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)。目前，CRAFT設(shè)施主體工程建設(shè)正酣，關(guān)鍵子系統(tǒng)和大型測試平臺研制取得階段性重要進展。

　　在聚變堆園區(qū)11號科研廠房，一個高度20米，外形似“橘子瓣”狀的實驗平臺已經(jīng)基本落成，這就是CRAFT設(shè)施1/8真空室及總體安裝實驗平臺。該平臺為D型截面雙層殼體結(jié)構(gòu)，總高20米，D型截面高11米，最大環(huán)向直徑19.5米，最小環(huán)向直徑5.7米。真空室殼體選用50毫米厚的超低碳不銹鋼材料，總重達5600噸。“該1/8真空室樣件平臺在研制過程中形成了40多項專利技術(shù)，發(fā)展和掌握了聚變堆真空室建造過程中諸如精密成型、柔性自動化焊接、相控陣超聲無損檢測以及大視場激光準直測量等關(guān)鍵技術(shù)，并為遙控操作系統(tǒng)提供一個全尺寸的安裝模擬平臺。”項目負責人劉志宏研究員帶領(lǐng)團隊正在進行最后的部件總裝，預計1/8真空室及總體安裝實驗平臺明年初啟用。

　　聚變堆園區(qū)8號科研廠房的恒溫潔凈車間內(nèi)，環(huán)向場線圈繞制生產(chǎn)線剛剛竣工完成。該生產(chǎn)線主要由導體放送系統(tǒng)、導體校直系統(tǒng)、在線超聲清洗系統(tǒng)、導體噴砂與清洗系統(tǒng)、導體連續(xù)彎繞機、線圈繞制回轉(zhuǎn)平臺等設(shè)備通過自動控制系統(tǒng)聯(lián)動控制組成，開展聚變堆級全尺寸D形線圈的制造驗證。此環(huán)向場線圈采用全球首創(chuàng)的高、中、低場三個子線圈堆疊和套裝組成，繞制后的線圈輪廓度和平面度不超過1.5毫米的嚴苛要求給繞制工作帶來很大難度。“我們采用無張力繞制技術(shù)對截面64mm*64mm的超導導體進行連續(xù)精密繞制。”項目負責人文偉研究員說道，“完成了復雜輪廓繞制運動軌跡模擬、無張力連續(xù)推彎成形、截面氦管自動焊接等一系列關(guān)鍵技術(shù)研究，掌握了核心技術(shù)。”目前，線圈繞制生產(chǎn)線的安裝和聯(lián)調(diào)測試已經(jīng)完成，用于首個認證件繞制的900余米長的全尺寸導體也已就位，即將開展線圈繞制工藝驗證，為后續(xù)工作奠定成熟技術(shù)和工藝基礎(chǔ)。

　　CRAFT負離子源中性束注入系統(tǒng)因射頻饋入穩(wěn)定性要求高、束引出面積大、連續(xù)運行時間長、負離子產(chǎn)生難且易損失的典型特征而挑戰(zhàn)巨大。單驅(qū)動負離子束源是CRAFT負離子束源系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)，主要用于研究負離子產(chǎn)生、引出和加速技術(shù)，對負離子束源的研制有重要的意義。項目團隊一直針對未來聚變堆中性束注入系統(tǒng)研制過程中的大面積負離子產(chǎn)生、引出、加速、束傳輸和調(diào)控等核心技術(shù)開展研究，分別開展了射頻放電鍛煉、負離子產(chǎn)生、引出和加速研究，通過參數(shù)優(yōu)化最高獲得204A/m2的負離子引出，并實現(xiàn)穩(wěn)定可重復的105秒長脈沖負離子束。“這些技術(shù)指標的實現(xiàn)，標志著我國成為國際上少數(shù)掌握強流射頻負離子源核心技術(shù)的國家。”項目負責人謝亞紅研究員說。這些研究工作和關(guān)鍵技術(shù)的突破，也為聚變堆高功率負離子源中性束注入系統(tǒng)的研制提供了重要保障。

　　聚變堆園區(qū)13號北大廳是偏濾器等離子體與材料相互作用研究平臺的所在地，這里將建成國際上參數(shù)水平最高的直線等離子體裝置及其輔助系統(tǒng)，可產(chǎn)生聚變堆偏濾器所要承受的穩(wěn)態(tài)大束流等離子體，推動面對等離子體部件的研發(fā)。項目負責人周海山研究員帶領(lǐng)團隊已經(jīng)完成平臺物理和工程設(shè)計工作，“我們在測試臺上取得了連續(xù)24小時運行的偏濾器靶板束流密度等離子體的新記錄，驗證了關(guān)鍵部件的穩(wěn)定性。這些關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將為后續(xù)材料測試平臺的調(diào)試和運行積累寶貴經(jīng)驗，為CRAFT偏濾器研究系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。”

　　此外，偏濾器部件測試平臺、聚變遙操作測試平臺、輔助加熱系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)、環(huán)向場大型超導磁體熱處理系統(tǒng)、中心螺管模型線圈磁體測試系統(tǒng)等子系統(tǒng)研制正在加快進行。110KV終端變電站及附屬供配電系統(tǒng)，由內(nèi)循環(huán)外循環(huán)和冷凍水系統(tǒng)組成的水冷系統(tǒng)等配套支撐系統(tǒng)已經(jīng)建成并投入運行。