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ITER PF6线圈制造取得里程碑进展
文章来源: 王夙素 发布时间: 2018-10-22

  近日,随着熔安车间的一架75吨行车将第10个双饼(DP1)缓缓吊出并脱离平台模具,ITER PF6线圈的双饼批量生产已经圆满完成,标志着项目取得里程碑进展,目前已顺利进入线圈总装阶段。

  从2017年至今,该项目共完成包含1个认证双饼在内共10个双饼制造。线圈双饼的制造历经多个工艺步骤,面临的挑战艰巨。如大截面导体高精度(12米外径下轮廓度3mm)绕制,超低电阻(≤5nΩ)及损耗(≤130J/cycle)的盒式超导接头的在线制造及高精度装配,大尺寸绕组绝缘浸渍等难题。经过项目组全体成员不懈努力,克服重重困难,最终顺利完成所有关键技术难点的攻关,全面掌握超导磁体制造工艺技术并成功运用到线圈制造中,从而满足设计要求。欧盟F4E和ITER国际组对PF6项目所取得的进展给予高度评价。 

  PF6线圈共有9个双饼叠放组成,叠放后绕组具有超大截面面积(1.5*1.2m,468匝),由于堆叠的连续性和真空浸渍工作的不可逆性,同时要保证线圈绝缘的充分浇注固化及高精度轮廓尺寸等要求,需要在线圈最终绝缘制造前进行全尺寸截面样件的制造技术认证(简称WPS认证)。经过6个月的努力,2018年9月,项目组顺利完成了WPS样件制造及测试工作,顺利通过IO组织的生产前评审MRR,为线圈总装生产扫清了最后一个障碍点。完成的WPS认证件外半径5米,内径3.5米,高1.2米,重近26吨,是目前国内完成截面最大的超导(Dummy)磁体绝缘浇注件。经各项性能检测,包括尺寸,绝缘质量,电学性能均满足ITER设计要求。

  10月12日,瑞士等离子体中心Sultan实验室传来捷报,PF6项目最后一套全尺寸接头Sultan试件完成电性能测试。测试表明,该认证件在额定工况下直流电阻稳定,不随工作电流及其极性、背景场、超临界氦质量流率变化。在6T背场下,经历1000次交变电流载荷循环后,在55 kA工作电流及3T背景场下进行测试,测试结果优于ITER组织规定的<5 nΩ,及<130 J/Cycle的技术要求。

  PF6线圈内部共有36个单端接头,用以连接双饼内、间的超导导体(也包含连接馈线终端的2个)。由于线圈上超导接头的制造工艺复杂,且电性能难以直接测定,需要制造多组全尺寸接头样件并进行磁场条件下的低温电测试,以间接验证接头性能及制造工艺的稳定性。从2016年8月至今,PF6项目组共计设计并制造了4套全尺寸接头样件(包含1个预验证件、1个认证件及2个生产验证件)。所有4个样件均顺利通过了瑞士等离子体中心Sultan实验室的测试,所有性能参数均满足ITER技术要求,充分证明了制造工艺的正确性及质量管控的有效性,也代表了等离子体所已经完全掌握接头制造的核心技术和管控要点。

  目前,线圈双饼的堆叠工作正在按照计划进行,预计将在2018年11月中旬正式开始线圈的WP VPI准备工作。

   

  正在吊出模具平台的DP1双饼

   

  双饼生产及测试过程

   

  SULTAN 试件安装进入测试装置

   

  PF6 接头试件测试结果

   

  完成后的WPS全貌

   

  双饼堆叠进行中

   
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