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应用超导工程技术研究团队:匠心筑梦 砥砺报国 彰显应用超导技术的中国力量
来源:合肥研究院 【字号:  

  2019617,等离子体所应用超导工程技术研究团队(以下简称“团队”)成员不约而同来到合肥科学岛CICC生产车间,见证极向场线圈导体采购包最后一根导体的着色检测。随着各项工序有条不紊地完成,见证者们内心澎湃甚至激动地热泪盈眶。他们明白这意味着他们代表中国圆满地完成了他们承担的国际热核聚变实验堆ITER计划导体采购包全部导体的生产检测任务,用心血和汗水铸就了一个崭新的里程碑!多年来,这支以党员为“主力军”的团队在党旗的召唤和引领下,秉承大国工匠精神,追逐用清洁战略能源照亮世界的聚变梦想,以奉献书写爱国情怀,彰显了应用超导技术的中国力量。 

  主创新,攻克大型铠装超导导体关键技术难题 

  ITER计划是目前我国以平等、全权伙伴身份参加的规模最大的国际科技合作计划之一。团队承担了ITER项目中的三个导体采购包,六种类型导体的生产检测任务:包括环向场线圈导体(TF)采购包,极向场线圈导体(PF)采购包、校正场线圈及超导传输线导体(CC&Feeder)采购包,共提供13TF导体、64PF导体及29CC&Feeder导体。 

  未来ITER超导磁体的高参数安全运行离不开导体在极端条件和复杂电磁环境下的稳态运行。大型铠装超导导体是实现大型磁体技术的唯一选择。当时国际上尚无完善的大型铠装超导导体技术,团队成员“仅仅在图纸上见过这样的东西”,它们造价高,工艺难度大。更让人压力倍增的是ITER超导磁体系统的导体是唯一由六个参与方共同承担的采购包。如果团队不能顺利完成研制任务,ITER国际组可能会收回我方导体采购包,重新统筹安排,或者我方可能会“受制于人”得花高价从其它参与方购买产品。面对重重困难,武玉研究员率领的科研团队没有退缩,坚守“为国争光”的信念开启自主研制的征程。 

  采购包研制初期,团队通过ITER国际组请意大利专家来指导工作,专家虽然如期而至,却没有解决掉核心技术问题。这一经历激发了团队成员的斗志,大家一致认为要依靠自力更生来突破技术瓶颈。为规避技术风险,他们兵分两路,一队留在研究所组建电缆实验室,另两队开始积极和国内企业开展合作。 

  最初团队需要加工一段仅仅20米的短样,而合作方均是有大批量生产任务的企业。为尽快完成加工,团队成员驻扎在离家千里之外的企业现场,一待至少一个月。即使是三伏天,车间异常闷热,他们也从早到晚坚守在生产车间,顾不上吃饭和休息,只为让工人们“插空”加工短样。此类导体是团队和企业第一次接触到的“全新事物”。企业的技术更成熟,但从专业知识角度而言,团队对超导电缆的理解更深,双方取长补短,充分交流碰撞出智慧的火花,终于顺利做成短样。随后团队成员“连轴转”启动导体穿管、在超导不锈钢铠甲里压缩成型及导体检测等工作。20095月,团队拿到了一份振奋人心的检测报告,其研制的导体样品成为ITER目第一个合格的样品且低温临界性能达到了当时国际上的最高水平。 

  此后,团队气势如虹,团结一致、奋力拼搏,以ITER计划为契机,通过自主创新,攻克了大型铠装超导导体关键技术难题,形成了具有自主知识产权的导体制造技术:自主创建了多场(磁场、应力场及温度场)耦合条件下超导材料性能实验系统,顺利通ITER国际组织的4次实验认证,解决了超导材料测试的国际标准化问题;发明了微张力自动控制与非圆截面多级紧压成型相结合的超导电缆全退扭绞制新技术,解决了超导电缆由多重介质、多层级螺旋、不规则结构引起的股线损伤、三维异向弯曲变形等技术难题,实现了超导电缆国产化生产等等。 

  在此基础上团队建成了国内唯一、国际最长的穿管线,还顺利完成了所承担的全部ITER采购包任务。由于团队的倾力贡献,中国成为ITER导体制造方中唯一实现100%国产化,唯一实现100%样品通过性能评估的参与方,且研制进度始终处ITER项目参与七方前列。 

  勇攀高峰,实现应用超导技术“从有到强”的创新跨越 

  宝剑锋从磨砺出。团队ITER导体采购包研制任务的顺利推进,得益于多年来参与国家大科学工程项目的磨练与积淀。1998年,国家大科学工程聚变实验装置EAST项目正式立项。它不仅是国际上首个全超导托卡马克,还研究改善等离子体约束状况的大拉长比非圆截面位形,项目科学意义重大,学科涉及面广,难度超乎想象。超导磁体是超导托卡马克的核心部件之一,其性能直接决定着托卡马克能否正常运行。为保证万无一失,每个磁体都需要进行低温性能测试。 

  团队挑起建设大型超导磁体测试平台的重任。面对各种难题,老中青三代科研人员拧成一股绳,实行5+2”和“白+黑”工作制,陆续攻克特殊超导接头研制和大型磁体冷却系统的设计调试等多个技术难关,在国际上首次采用铌钛超导磁体作为全超导托卡马克中心螺管线圈,依靠自力更生成功研制出当时国内最大的大型超导磁体实验平台。该平台建成后共进行29次大型超导磁体实验,完成了EAST 27个磁体、德国GSI磁体、强磁场装置模型线圈磁体等实验和性能评估。 

  进取从未止步。测试平台建造与实验过程中,团队发展了超导电工、低温工程、高功率脉冲电源技术、真空技术、失超探测及保护、技术诊断及数据采集等多学科综合技术。建立了一整套大型磁体诊断系统,成功应用于EAST运行过程中磁体状态参数的采集、传输与诊断。超导磁体的安全运行成EAST实现高参数运行的重要保证,为EAST物理实验十余年屡次创造世界纪录奠定了坚实基础。 

  依托相关技术,团队积极服务于国内各行业对应用超导技术的需求,建立的极低温变温系统是合肥区域中心唯一有能力测试超导材料性能、生物、医学等可控温的超导测试装置。系统建立以来,通过不断提升技术,扩展业务能力,目前服务对象囊括了国内所有与超导技术相关研究的企业、高校及科研院所,为我国自主开展材料制备、超导技术应用提供了强有力保障,并得到了国际认可。相关技术的发展推动了国内特殊材料、精密制造、大型装备等产业的发展,还在等离子体所内建成了3条专用生产线。除此之外,团队致力于相关技术的应用与推广,发展的技术成功应用于稳态强磁场、强流重离子加速器等大科学工程项目;同时,团队实现了技术出口,向美国、法国、意大利、俄罗斯等相关科研机构输出了价值约1亿人民币的超导部件,实现了应用超导技术“从有到强”的创新跨越,大力提升了中国在核聚变工程技术方面的国际地位。 

  基于技术实力,面向未来技术发展,团队跨入新的挑战,承担了14T超高场磁共振、“十三五”重大科技基础设施相关超导磁体系统的研制,这些技术突破将使国内应用超导技术处于国际领先水平。 

  不忘初心,以奉献书写建功报国的赤子情怀 

  多年来,应用超导工程技术团队不仅交出了漂亮的科研成绩单,还凝聚了一支“特别能战斗”的队伍。团队成员曾入选中科院关键技术人才、中科院青促会优秀会员、“万人计划”青年拔尖人才、青年千人计划、百人计划等人才专项,多人拥有国际专业资质证书。他们崇尚等离子体所“甘于奉献、团结协作、锐意进取、争创一流”的大科学工程文化;他们具有科技报国的担当和敢为人先的自信,在科研创新实践中争做“最美奋斗者”。 

  团队负责人武玉研究员是历经等离子体所核聚变大科学工程项目历练的学科带头人,先后作为技术骨干、技术负责人、项目负责人参与863973计划,国家聚变能研究发展专项,ITER采购包等科研项目。他是一名雷厉风行、鞠躬尽瘁的“工作狂”,长年累月始终早出晚归地泡在科研一线,即使逢年过节也不例外。他号召团队以“踏踏实实做事”为工作准绳,工作中遇到困难时总是第一个挺身而出,百折不挠地寻求解决方案。团队成员对他的敬业精神和严谨态度心悦诚服。受其感染和带动,大家脚踏实地、志存高远、勠力同心,积聚起无坚不摧的团结力量。 

  科研任务深深牵动着大家的心,让团队成员魂牵梦绕。15年前近百人全力协作、夜以继日地反复实验,使大型超导磁体测试平台中心螺管线圈顺利完成全部预期性能测试的往事,对于实验师于敏而言,至今仍历历在目。80”秦经刚是研究所最年轻的研究员之一,他在ITER采购包研制中担纲重任:“我们遇到的技术问题多如牛毛,前期产品再好,后期做差了一件也算失败,必须一丝不苟。做超导件时虽能吃下饭,但常常睡不着,一闭眼各道生产工序就像走马灯一样在脑海循环播放。只要有任务,即使晚上没睡觉第二天也能第一个赶到现场并坚守到最后一刻。” 

  团队成员不约而同地为继续提升应用超导工程技术水平付出辛劳、贡献智慧,讲奉献、有作为。刘华军不断革新技术,能随时胜任各类超导磁体低温性能测试任务;“巾帼女将”刘方能装设备,能值大夜班,工作劲头和业务水平不让须眉;技术人员凌峰曾为科研任务“舍小家”带队常驻外地,在生产现场常有“老将出马一个顶俩”的影响力;周超出国进修数年后,放弃海外优越的工作机会毅然回归……正是由于全体成员兢兢业业、润物无声地付出,科研团队才能排除万难、一往无前。他们充分发挥先锋模范作用,为党旗增光添彩,在建功报国的画卷上留下浓墨重彩的笔迹。 

  雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。如今合肥综合性国家科学中心的核心建设内容之一“十三五”国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施项目”已进入建设实施阶段,中国聚变工程试验堆CFETR已经提上日程,等离子体所应用超导工程技术团队眼前铺就了一张更加广阔的事业蓝图。他们将不忘初心、牢记使命,高擎建功报国之帆,弘扬匠心筑梦之志,求真务实、砥砺奋进,为建设世界科技强国贡献力量! 

应用超导工程技术团队合影 

 

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