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12月29日，由中國科學院合肥物質院等離子體所建設運行的國家重大基礎設施聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施（CRAFT）分系統聚變工程堆中心螺管系統完成首輪測試實驗。

實驗結果顯示，最大測試電流達到穩態48kA（超過47kA的設計值），設施達到總儲能406.7MJ、可用測試磁體內徑1500毫米、最高場強12T、接頭電阻0.1納歐，已全面達到設計指標。

本次測試結果表明，聚變工程堆中心螺管系統已成為當前國際最大、實驗條件最完善的大型超導磁體動態性能測試系統。

超導磁體系統示意圖

聚變工程堆中心螺管系統是聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施（CRAFT）超導磁體研究系統的重要組成部分之一。CRAFT包含了設施主體和園區工程， 其中設施主體由超導磁體研究系統及偏濾器研究系統兩部分組成，超導磁體研究系統包括8個子系統， 偏濾器研究系統包括11個子系統。

聚變工程堆中心螺管系統的目標是建成大型超導磁體及實驗系統，開展超導中心螺管磁體強電磁場、高壓快速變化、系統可靠性等系列實驗，以獲得充分的未來聚變工程堆運行工況數據，為中國聚變工程實驗堆（CFETR）建設奠定堅實基礎。

項目組歷時近10年，解決了大型聚變堆超導磁體設計、低阻超導接頭、超低溫磁體絕緣、失超保護、大型低溫、高電流電源及快速磁場變化安全控制等多項關鍵科學技術問題，成功研制并建成出世界最大的超導磁體及測試系統，實現了超導磁體材料、設備、系統100%國產化。

接下來，項目組還將進一步優化系統控制，開展深入的高磁場變化率（1-5T/s）、更大電流（>50kA）、更高磁場（>30T）、極端事故工況等科學研究。

1、科學目標

項目主要開展磁約束聚變堆邊界參數下的等離子體行為研究，探究主機關鍵系統和部件復雜動態負荷對主機系統可靠性、穩定性、安全性的影響，評估偏濾器與超導磁體材料/部件在堆工況下的服役性能，為我國開展聚變堆設計及核心部件研發、熱與粒子排除關鍵問題研究、大規模低溫和超導技術研究、強流離子束與基礎等離子體研究、深空探索等提供技術支撐。

2、工程目標

項目工程目標是建成參數高、功能完備的綜合性研究設施，研究設施分為超導磁體研究系統和偏濾器研究系統兩個主要系統。

• 超導磁體研究系統。該系統具備開展超導部件、超導磁體工程相關技術研究能力，以及多場(電磁、應力、溫度)耦合復雜條件下的超導相關材料研究的能力。超導磁體研究系統的最大磁體測試尺寸直徑大于13m，最高磁體儲能大于2.5×109J，導體最高測試磁場16.5T，導體測試區尺寸100mm×160mm×550mm， 最大測試電流9×104A，最快磁場變化率大于5T/s。

• 偏濾器研究系統。該系統具備強磁場環境下開展偏濾器、材料和部件的粒子輻照、高熱負荷研究的實驗能力,?可為中國聚變工程實驗堆偏濾器1：1原型件提供研究條件。最大粒子流大于1×1024m-2·s-1，最大加熱總功率8MW·m-2，最大穩態熱流20MW·m2， 等離子體存在時間100-1000 s。

中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所（簡稱“等離子體所”）成立于1978年9月，位于安徽省合肥市西郊的科學島。作為國內核聚變研究的領軍機構，等離子體所專注于高溫等離子體物理、磁約束核聚變工程技術及相關高技術研究和開發，致力于探索和解決人類無限而清潔的新能源問題。

等離子體所擁有一系列重要的科研設施，包括常規磁體托卡馬克HT-6B、HT-6M，我國第一個圓截面超導托卡馬克核聚變實驗裝置“合肥超環”（HT-7），以及世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克核聚變實驗裝置“東方超環”（EAST）。這些設施不僅在國內外核聚變研究中發揮了重要作用，也為等離子體所贏得了多項國家科學技術進步獎。

等離子體所還積極參與國際合作，與多個國家和地區建立了合作關系，并作為ITER中國工作組的重要單位之一，承擔了多項關鍵任務。此外，等離子體所也是人才培養的重要基地，擁有博士后流動站、博士點和碩士點，為國家培養了大量的科研人才。

聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施（CRAFT）于2019年9月開工建設，目前園區工程已完工并正式交付，設施主體即將于2025年建成。（更多建設信息可以參考閱讀以往文章：核聚變裝置“夸父”總體建設進度已達70%）

項目建成后可成為國際聚變領域參數最高、功能最完備的綜合性研究平臺，在實現項目目標的基礎上，還可以助力實現中國聚變工程試驗堆（CFETR）設計和大規模的工程預研有機結合，將極大促進我國聚變能應用的進程。

參考鏈接：

• https://www.hf.cas.cn/zhxw/jrtt/202412/t20241230_7511756.html

• http://old2022.bulletin.cas.cn/publish_article/2019/Z2/2019Z234.htm

• https://www.hf.cas.cn/kxyj/dkxzz/202009/t20200921_5701193.html

• https://mp.weixin.qq.com/s/FMLTdxJ4bxiChQpRBFqehw

• https://kjt.ah.gov.cn/kjzx/mtjj/122633031.html

• https://mp.weixin.qq.com/s/w6knInNYmlYOsHxkHyY7sA
  

  
  

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