等離子體所首臺兆瓦級大功率強流離子源取得階段性進展

　　日前，在EAST中性束注入（NBI）項目全體科研人員的共同努力下，中科院合肥物質科學研究院等離子體所第一臺兆瓦級大功率離子源各部件的機械加工難點已經全部攻克，并完成了安裝精度要求極高的離子源總裝，順利通過了絕緣測試、真空測試、以及靜態高壓、低壓電源系統整體加載測試，取得了階段性進展。

　　中性束注入加熱是托卡馬克裝置的重要輔助加熱手段，強流離子源是其中的關鍵設備。為了承擔國家大科學工程EAST超導托克馬克輔助加熱中性束注入項目的研制任務，中性束注入研究室按照EAST-NBI輔助加熱一期的物理實驗規劃目標，在三年前就開始了以強流離子源為核心的相關課題研究及攻關。

　　等離子體所EAST大功率中性束注入項目的研究，是基于自主研制開發、立足于國內加工制造技術水平來進行的。通過研制強流離子源和大功率中性束注入器的測試臺，為EAST-NBI加熱裝置的順利研制提供物理設計、工程設計與裝置建設，以及實驗調試的經驗和保障。數年來，通過與包括美國通用原子公司、日本核融合科學研究所、德國馬普等離子體物理研究所、日本原子力研究所、俄羅斯核物理研究所，以及核工業西南物理研究院等許多國內外NBI實驗室開展合作研究和人才交流，借鑒和吸取了大功率中性束注入裝置研制及實驗運行經驗，這些對于該所中性束注入項目發展、培養年輕人才、攻克技術難關發揮了重要作用。

　　兆瓦級強流離子源的研制在國內屬于開創性的工作，首當其沖的是其關鍵部件的精密機械加工制造，特別是離子源電極引出系統的加工尤為困難。它涉及硬質異形深孔鉬管的加工工藝、電極支承座小孔徑深孔陣列的精密加工工藝、以及離子源柵極的真空釬焊工藝及質量檢測方法的研究等，都是必須攻克的難關。

　　三年多來，等離子體所在第一臺強流離子源的研制和加工過程中，與國內具有先進研發能力和精密加工實力的企業（包括揚州恒星精密機械有限公司、合肥聚能電物理高技術公司、合肥科燁電物理設備制造公司等），以及國內大學、科研院所協作攻關，在廣泛調研和不斷試驗的基礎上完成了多項兆瓦級離子源復雜精密部件的加工工藝和制造技術的探索和定型，包括焊料配方、裝夾具、真空爐焊接工藝流程、以及質量檢測方法等一系列高端基礎工藝研究。同時，還完成了離子源源頭電源系統、測控與數據傳輸系統、離子源高壓電源系統、高壓傳輸線緩沖器系統等各子系統的研制工作。

　　在近期開展的第一臺兆瓦級離子源一系列靜態綜合測試中，離子源內部真空達到了2×10-4Pa量級；內部電極部件通過了1MPa靜水壓試驗；離子源初步經受了真空、高壓絕緣、燈絲通電等考驗，以及將源頭電源、正負高壓電源按控制程序全部加在離子源上并維持正常狀態；加速電極絕緣最高額定電壓達到100kV；高壓緩沖器進行了輸電纜對地電容測試和吸收能量的性能測試；離子源各電源系統首次對離子源進行了整體靜態加載測試，在高壓電源輸出50kV、脈寬500ms量級下，投入了燈絲電壓6V、電流2.2kA，弧電壓40V，抑制極電壓-4kV、脈寬510ms。

　　等離子體所EAST-NBI項目的全體科研人員和研究生，目前正在全力以赴按照NBI測試臺工程建設的進度計劃開展工作，NBI主真空室內部部件的研制加工正在進行，離子源各電源系統在高壓50kV以上整體聯調正在準備，測控與數據傳輸系統正在進一步聯調。所有這些工作將為明年開展大功率NBI束線裝置整體綜合測試，進行強流離子源的引出束實驗等奠定堅實的基礎。

完成的第一臺強流離子源樣機

離子源測試現場總控制臺

正在準備下一步NBI束線綜合測試的中性束實驗大廳