二所聚变能源氚工厂工程技术取得重大进展

2023-03-05 09:44  来源:核物理与化学研究所    氚工厂    核聚变

近日,由二所牵头承担的国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束核聚变能发展研究—“CFETR氚工厂系统总体设计技术研究”项目与“CFETR增殖包层氚提取与测量工程技术研究”项目,顺利完成关键技术指标的现场见证,各项指标全部满足项目任务书要求,二所的工程攻关能力与研究水平也得到同行专家的一致好评,现场见证的顺利完成为两大项目结题验收奠定了重要基础。


近日,由二所牵头承担的国家重点研发计划政府间国际科技创新合作专项磁约束核聚变能发展研究—“CFETR氚工厂系统总体设计技术研究”项目与“CFETR增殖包层氚提取与测量工程技术研究”项目,顺利完成关键技术指标的现场见证,各项指标全部满足项目任务书要求,二所的工程攻关能力与研究水平也得到同行专家的一致好评,现场见证的顺利完成为两大项目结题验收奠定了重要基础。

“CFETR氚工厂系统总体设计技术研究”项目(下简称“项目一”)的核心任务是建立一套实验室级集成的、具有多重安全包容的氘氚燃料工艺演示系统,并完成克量级氚循环演示实验,实现氚回收效率≥99%。“CFETR增殖包层氚提取与测量工程技术研究”项目(下简称“项目三”),主要针对氚工厂外燃料循环,以产氚、提氚、氚分离与测量等为核心发展工程工艺,建立了百居里级反应堆在线产氚实验平台、两种概念的增殖包层缩比模块中子学平台以及1:1规模的CFETR增殖包层氚提取与氢同位素分离演示平台等三大平台。自2018年两大项目分别启动以来,项目组充分发挥二所在氚化学与氚工程方面的基础与优势,组建了一支由核能中心牵头,201室、202室、204室、206室、208室与特装中心共同协作的项目攻关团队,经过五年的努力完成了两大项目的各项内容与指标。

项目团队邀请了彭先觉院士、李建刚院士(中科院等离子体物理研究所)、潘传红研究员(中国核学会,“项目一”责任专家)、周志伟教授(清华大学,“项目三”责任专家)、陈长安研究员(七所)、龙兴贵研究员、熊义富研究员(七所)、刘宁教授(四川大学)、张剑锋正高级工程师(西南化工研究设计院)、王龙副研究员(核工业西南物理研究院)、张龙副研究员(核工业西南物理研究院)、寇化秦副研究员(七所)等10余位同行专家,分别对两大项目的多个系统与技术指标进行现场。

氚工厂工艺演示系统是二所自主设计研制的国际上首个以验证氚自持为目标的包含内外燃料循环的1/16缩比氚工厂工艺演示系统,系统经过调试、氢氘模拟实验和示踪量氚循环验证实验,运行状态稳定,各项性能参数均达到了预期目标。2月20日,专家组对演示系统克量级氚循环演示试验进行了现场见证。克量级氚循环演示试验投氚量0.8克,氚回收率达到99.7%,实现了任务书考核指标要求(≥99%)。此次现场见证试验非常顺利和成功,赢得了现场专家们的热烈掌声。

本次现场见证中,由于项目三所有涉核指标已于2022年2月22日完成见证,该次见证主要考察1:1规模的CFETR增殖包层氚提取与氢同位素分离演示系统。2月20日,专家组对1:1规模的CFETR增殖包层氚提取与氢同位素分离演示系统1000立方米/小时氦气中氚提取性能进行了现场考察,并对系统各项关键指标进行了现场查验。在1000立方米/小时氦中氚提取实验中,演示系统的氚提取效率达到99.92%,实现了任务书考核指标要求(≥99.9%),赢得了现场专家们的肯定。

氚工厂工艺演示系统的成功建立和克量级氚循环演示试验以及外燃料循环增殖包层氚提取与氢同位素分离系统1000立方米/小时氦气中氚提取实验的成功开展,标志着我国独立自主发展氚工厂技术迈上新台阶,为我国下一步开展聚变堆氚工厂的工程设计和建造奠定了重要基础。当前,项目关键技术指标已顺利通过专家现场见证验收,后续还将继续完善各项验收材料与报告,为3月项目的验收站好最后一班岗。

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