9月11日,记者从中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所获悉,由该研究所牵头承担的国家“十三五”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CRAFT关键子系统——离子回旋加热系统顺利通过专家组验收,标志着我国在高功率射频加热技术领域取得新突破。
离子回旋加热系统。蔡其敏 摄
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离子温度是聚变堆“点火”的关键参数。在氘氚聚变反应中,离子温度需达到上亿摄氏度并自持燃烧,离子回旋可直接加热等离子体中的离子,有效提升反应概率,但其波源核心器件长期受国外垄断制约。
CRAFT项目团队面向未来聚变堆需求,围绕发射机核心器件兆瓦级电子四极管研制、大功率合成器研制、聚变堆天线设计等关键技术,历经五年技术攻关,实现兆瓦级电子四极管的研发和国产化;创新设计多路大功率合成网络及低损耗传输器件,实现了40-80吉赫兹宽频段的2兆瓦功率、千秒量级的稳定输出,完成兆瓦级功率合成与传输。
该系统的成功验收,标志着项目团队成功突破上述技术壁垒,解决了离子回旋加热系统核心技术瓶颈,实现了全链路国产化与自主可控,具有重要工程应用价值。其相关技术还可拓展应用于运载推进、半导体、医疗健康、电子科技等领域。
研究人员介绍,未来,该系统可为BEST、CFEDR以及ITER等装置的离子回旋加热系统关键部件的设计提供研发与测试平台,为聚变能源发展提供重要支持,助力国家“双碳”战略实施。
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