973项目：磁约束核聚变基础研究.doc

项目名称： 磁约束核聚变基础研究 霍裕平 郑州大学 依托部门： 教育部  二、预期目标 总体目标：通过开展特选的，与聚变堆相关的重要科学和技术问题的研究，使我国能较快地接近国际聚变能研究的先进水平，为我国在今后能有效地参加ITER计划准备条件；通过完成由ITER技术总部提出的ITER关键部件的设计、研制和技术评价任务，全面深入地了解ITER已有的设计，为我国完成将要承担的ITER部件采购包积累相关技术；通过向ITER技术总部派出我国技术骨干，全面了解和掌握ITER已发展的、正在发展的和将要发展的技术；为解决未来ITER国际组织及我国国内聚变发展人才的需要，加大年轻的聚变人才培养力度，为我国参加建设ITER作好科学、技术和人才上的准备。 五年预期目标： 建立内锡法中各组元扩散过程的动力学模型，给出影响Nb3Sn超导相形成过程的关键工艺参数；确定Nb3Sn股线坯料的最佳导体设计参数，了解Nb3Sn多芯复合线材加工过程中的金属形变机理；获得内锡法制备高临界电流密度Nb3Sn超导股线的最佳工艺参数；完成高性能长线超导股线（1.5 km至3 km或其倍数）的工艺研究，完成Nb3Sn股线工艺技术的优化，制定出Nb3Sn超导股线工业化生产技术标准。获得具有我国自主知识产权的高性能Nb3Sn长线超导股线的加工生产技术。提供100 kg高性能Nb3Sn和120 kg 高性能NbTi超导股线。 通过分析和研究找出CICC的交流损耗特性，完成 CICC的优化分析。提出先进高性能CICC超导导体的优化设计方法。研究和发展对高性能CICC超导体在高参数下的低温性能实验及分析方法。完成超导股线性能测试和实验研究，开展超导股线质量评价和性能评估。分别完成ITER校正场线圈导体、PF2/3/4线圈导体和TF磁体导体的设计，完成设计和建立全尺寸CICC短样制造设备，各研制2根5 m长全截面尺寸导体实验短样，实验用大电流超导接头，测量元件和传感器安装，确定在瑞士Sultan实验室的实验方案。 完成对ITER超导校正场磁体系统的电磁性能与力学性能进行研究，优化并完善该线圈结构设计。提交ITER超导校正场磁体系统详细的结构分析计算报告，供ITER专家组进行评审。完成校正场线圈设计图纸，并制定出部分工艺文件及质量保证文件。完成校正场线圈全导体短样、PF 2/3/4线圈全导体短样、TF磁体全导体短样的实验和性能测试，对实验结果进行评估。完成对校正场线圈的制造工艺的预研。建立高性能 CICC磁体系统设计与制造技术基础，为产业化创造条件。完成由计算机精确控制的，符合连续绕制及精确预弯成型绕制工艺的大型超导磁体绕制设备的建立。完成真空压力浸渍（Vacuum Pressure Impregnation，VPI）绝缘处理工艺的研发，制定VPI工艺标准。 全面掌握Be/Cu焊接的关键科学理论；研制出性能达到ITER要求的CuCrZr合金材料；确定一种优化后的焊接工艺参数，焊接样品质量达到：界面裂纹短于1mm，室温拉伸强度大于100 MPa，在2 MW/m2循环热负荷作用下，热疲劳寿命长于1000次。完成中小Be/Cu样品的高热通量负荷实验，并得到高热通量负荷的实验数据。建立满足试样检测要求的方法和标准。完成满足ITER要求的、质量稳定的大中型第一壁模块的研制，尺寸为：200×50×81 mm3。每个模块包括4块Be（50×50×10 mm3）、1块铜热沉（厚22 mm）和316L不锈钢背板（厚49 mm）。建立完善的ITER屏蔽包层模块生产加工的质量保障体系，取得ITER国际组认可的生产资格。大型模块的焊接界面裂纹长度小于3 mm，在2 MW/m2循环热负荷作用下，热疲劳寿命长于1000次。获得完整第一壁模块的热负荷实验评价数据，提供合格的最终的高热通量负荷报告。建立满足第一壁模块检测要求的方法和标准。开展低活化钢的加工工艺实验研究，掌握低活化结构钢的加工技术；完成低活化结构钢的冶炼、热处理与基本性能测试； 建成LiPb实验小回路，并开展LiPb相容性及腐蚀实验。 完成液态锂铅实验包层（TBM）基本方案的设计与数值模拟分析、双功能液态锂铅辅助系统的设计与分析、高压氦气辅助系统的设计与分析、TBM发展策略与实验方案的设计、TBM系统的安全分析，开展关键技术实验研究。完成100 kg级低活化结构钢的冶炼、热处理与基本性能测试，初步了解低活化结构钢的加工工艺性能。 完成中国氦冷/固态陶瓷/铁素体概念ITER实验包层模块（TBM）设计描述总报告，通过中国ITER专家委员会验收后，提交IEA TBWG国际工作组；提交中国氦冷/固态/铁素体概念ITER实验包层模块（TBM）各系统设计的技术报告；提交中国氦冷/固态/铁素体概念ITER实验包层模块（TBM）设计相关技术的研发