八分之一真空室及总体安装系统
科研人员对“橘子瓣”外轮廓进行检测
管管自动焊接系统解决狭窄空间焊接难题
3月9日，大科学装置“夸父”学名聚变堆主机关键系统综合研究设施（英文简称“CRAFT”）传来最新进展：其八分之一真空室及总体安装系统通过专家组测试与验收，系统研制水平及运行能力达到国际先进水平。
在验收现场，科研专家表示：“我们已经为下一代聚变堆的建设做好了充足的准备。”
窥一“瓣”可见全“橘”，技术已满足聚变堆建设需求
走进位于合肥未来大科学城的验收现场，可以看见一个类似巨大“橘子瓣”的部件，高近20米，重295吨，这就是CRAFT的核心部件八分之一真空室及总体安装实验平台。
八个“橘子瓣”将组成一个“大橘子”，成为未来“人造太阳”的重要组成部分，相当于是一个锅炉，能够为上亿度的等离子体运行提供高质量的真空环境。
八分之一真空室及总体安装系统通过专家组测试与验收，意味着聚变堆大环形的建设，已经具备了充分的技术实力和人才储备。
“通过该系统的研发，我们已经完全掌握了未来对于聚变堆、环形360度真空室的关键技术，不仅能够为正在建设中的BEST提供强有力的技术支撑，也完全满足和匹配未来建堆需求。”中国科学院合肥物质院等离子体所研究员刘志宏介绍。
怎么让“橘子”又“圆”又“整”？10年攻克关键技术
八分之一真空室及总体安装系统从预研、研制、调试到正式建成并通过验收，历时十年攻关。
“在聚变堆中，真空室是离堆芯最近的核安全屏障。它不仅能保障上亿度等离子体在装置中的运行，也为超导磁体提供安全屏障，对精度、焊接水准、磁导率等提出了超高要求。”刘志宏表示。
要让整个“橘子”又“圆”又“整”，严丝合缝，满足极端实验条件，就必须在“八分之一”上做文章，逐一攻克大型聚变堆真空室设计、成形、焊接、装配和无损检测等难关。因此八分之一真空室在研究中即构建了高载荷、强磁场、强辐照等极端工况设计与标准体系。
刘志宏介绍，八分之一真空室轮廓度要求在±8个毫米之间，所有焊缝满足ISO 5817-B级这一最高级焊缝等级要求，焊缝磁导率要求是小于0.15个μ。“我们采用了特种焊接技术，并使用变形控制等多项措施，以满足其精度要求和力学性能。”中国科学院等离子体物理研究所副研究员马建国表示。
使用机器人进行可集成在线自动化焊接与无损检测，管管自动焊接系统可在最窄70mm的空间内进行焊接操作……在八分之一真空室这一“原型机”的实验中，科研人员已经掌握了大型双曲面壳体精密成型、复杂密集焊缝微变形焊接、在线加工、磁导率控制、大视场动静态准直测量、在线自动化无损检测等关键技术。并形成了40余项发明专利，相关技术还拓展应用于粒子加速器、精密机械、电子科技、半导体等领域。
“夸父”逐日，19项子系统将于今年逐一验收
在掌握聚变堆关键技术之外，“橘子瓣”的研究还为未来聚变堆主机真空室内部部件的安装、检测、调试和遥操作研究提供了一个全尺寸的综合实验平台。
“下一阶段是完成整个遥操作系统，也就是机器人、机械臂系统的精准操控。让60吨的重载部件能够在真空室内实现吊装和精确定位，复杂的部件也能够在真空室内实现高精度的切割、焊接和无损检测。”刘志宏说。
八分之一真空室及总体安装系统还只是“夸父”19项子系统中的关键1项，随着聚变堆主机关键系统综合研究设施各子系统的相继研制成功及投入运行，逐步形成了从基础研究到技术验证和工程应用的完整链条，为聚变堆的设计、建设、运行奠定了坚实的科学技术基础。“今年，我们19个系统都将陆续进行验收。”刘志宏表示。
据介绍，作为“国之重器”，聚变堆主机关键系统综合研究设施是国家“十三五”重大科技基础设施，该项目全面建成后，将为我国开发清洁安全高效的聚变能源提供重要支撑。
合肥日报 合肥晚报 合新闻记者张玉莲/文 李康佳/摄
