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中国成功研聚龙一号装置 对核武器研究意义极大

2019-09-06 22:42:17 来源: 作者:佚名 阅读:54

聚龙一号装置实景图

王勐(右一)和科研人员在检测设备

  突破

  凝智聚力 自主创新

   聚龙一号装置庞大繁杂而又极为精密,各个部分环环相扣、丝丝相关,需攻克的单元技术难关高达数十项之多,其中有多项技术是世界级难题。

   在几乎是从零开始的研究过程中,邓建军、谢卫平等人精心筹划、积极协调技术攻关和装置建设,并亲力亲为,坚持参加项目组重要的技术讨论并果断决策;项目组核心攻关团队成员丰树平研究员、王勐研究员、李洪涛研究员、宋盛义研究员、何安副研究员、卫兵高级工程师和分系统负责人与成员一起凭借敏锐物理嗅觉在迷雾中探寻规律,在脑力极度碰撞中迸射出智慧火花,终于铸就了一个个单元项目的成功。

   激光触发多级多通道开关是控制聚龙一号装置中能量在约亿分之一秒内释放的“闸门”,作为核心的可控超高功率活性元件,关系到装置的总体运行效率和可靠性;同时,开关还需具有耐压高(5百万伏)、导通电流大(近百万安培)、导通电感电阻小、触发延迟和抖动小、可靠性高、使用范围大等特点。王淦昌院士曾认为,应用激光开关实现多路装置同步放电是脉冲功率技术发展的里程碑之一。在2002年对其进行论证的时候,国际上仅美国拥有这一研制技术,且在不断地摸索改进中。

   高峰险阻,唯勇者至!面对这一难题,在项目负责人的指导下,李洪涛带领的攻关小组凭借不屈不挠的精神,在探索中前行。他们在物理机理研究、实验设计研究、系统检验三个阶段,通过反复实验和数值模拟计算,探究着其中极细微、深入的物理规律,获取了大量基础物理数据。

   在开关间隙电压的匀场设计方面,他们开展了大量的文献调研和现场考察,汲取他人的研究精华;在综合考虑装置特点的基础上,独创性地提出了钳位环技术,针对这一技术方案开展了多次计算和模拟实验以验证其有效性。这一方案在后续的实验中被证实具有突出的优越性。

   经过不懈努力,李洪涛等人在国内首次研制成功触发时间误差小于五亿分之一秒的5百万伏低抖动激光触发多级多通道开关,开关的击穿时延分散性与一致性等技术指标达到世界先进水平。在2006年由流体物理研究所发起并主办的首届亚欧脉冲功率会议上,俄罗斯科学院院士斯米尔诺夫和美国圣地亚实验室激光开关负责人对该开关给予了高度评价,并主动找到邓建军表达了开展合作研究的愿望。

   磁绝缘传输线可称为装置的“命脉”。沿磁绝缘传输线的传输方向,电磁场强度及功率密度急剧升高,对其物理参数设置、部件材料选型、结构设计及加工制造提出了极高的要求。而像这种参数等级的磁绝缘技术在国外应用仅十来年的历史,在国内更无先例。因此,磁绝缘传输线从设计、制造、安装到测试都面临巨大的困难和挑战。

   在设计过程中,宋盛义攻关小组结合装置磁绝缘传输线的具体要求,有针对性地开展物理设计、实验验证等深入细致的工作,从公式推导、程序编制、参数优化,到模拟结果验证,环环相扣、步步深入,成功完成磁绝缘传输线电路模拟计算模型的自主研发,为参数设计奠定了基础。

   在参考国外先进经验的同时,他们针对装置磁绝缘传输线的多层圆盘锥大型腔体结构,在国际同类装置中首次采用了大锥角、高阻抗等新的设计思路,成功解决了靶区物理测试困难的问题。

   磁绝缘传输线的安装与测试是技术含量颇高的大工程,涉及上百个组装件,材料、形状、重量及安装要求千差万别,单件重量大到吨级、小到公斤级,有的几米尺寸的大型件组装配合精度甚至要求达到0.2毫米,从吊装设备到配合工装均有特殊要求。安装人员发挥聪明才智,对吊装设计、装配流程、配合工艺等每个步骤、每道工序控制十分严格。

   精确的物理设计、周到的工艺设计和完备的预案,使得磁绝缘传输线一次安装成功,首次通电即获得了理想的工作状态,这对我国的超高功率密度能量传输系统的设计,具有标志性的意义。

   聚龙装置的每一个分系统,都是其发挥强大作用所必不可少的组成部分。科研人员们历经次次挫折与成功,倾洒无数心血与汗水,他们的智慧之光在一项项创新性成就中闪烁:6项独创性技术达到了国际先进水平;获得了多项部委级科技进步奖,50余篇论文在国内外发表。

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