1月22日,中国核工业西南物理研究院联合体与国际热核聚变实验堆(ITER)组织在法国总部签署边缘局域模电源系统(ELM-PS)现金合同,该合同涵盖27套电源的设计、制造、测试、安装及调试全过程,标志着中方在ITER电源领域取得重要进展。ITER组织及联合体各方代表出席签约仪式。

据悉,该合同由西物院牵头,联合荣信汇科电气股份有限公司、中国核工业二三建设有限公司、中国核电工程有限公司、中国科学院等离子体物理研究所共同实施。
据悉,边缘局域模即Edge Localized Mode(ELM),是一种发生在磁约束聚变装置(如托卡马克)等离子体边缘的不稳定性模式。它像太阳表面的“耀斑”一样,会周期性地“爆发”。如果ELM能量过大,会损坏装置的第一壁和偏滤器材料,严重减少装置受命。因此,要对大幅度ELM进行控制。
为了控制边缘局域模(ELM),主流托卡马克装置(如ITER、中国环流三号等)都在真空室内壁安装了专门的线圈,称为ELM控制线圈、共振磁扰动线圈或垂直稳定化线圈等。给这些线圈施加不同波形的电流,就能产生不同的扰动磁场,从而达到影响ELM的效果。这就需要强大、快速、精密的电源系统来驱动。这个电源系统就是边缘局域模电源系统,即Edge Localized Mode Power Supply(ELM-PS)。ITER拥有世界上最大、最复杂的ELM控制线圈系统和电源系统。其ELM-PS需要为上中下共27个线圈供电,能产生多种模式的3D磁场,是确保ITER第一壁安全的关键子系统。
ELM-PS不是简单的通电电源,它必须满足极端的物理需求:首先是大功率输出,通常为兆瓦级,能提供数千安培的电流;其次是极高动态响应速度,因为ELM事件本身在毫秒量级,电源系统必须能在几十毫秒内快速建立或改变电流,以产生足够强的扰动磁场来控制ELM;再次是复杂的电流波形控制,它需要输出多种波形,如直流、交流、交直流混合;还有高精度与稳定性,以保证扰动磁场的准确性;以及高可靠性,因为聚变实验运行成本高昂,电源系统必须稳定可靠,并能与装置主控制系统实时联动。
ITER是人类历史上规模最大、影响最深远的国际科技合作项目之一。此次中方与ITER组织签订边缘局域模电源(ELM-PS)系统现金合同,不仅是单一设备的采购,它再次见证了中国在ITER中从“参与者”到“核心系统供应商”角色升级的转变历程,巩固了中国核聚变科技从“跟跑”到“并跑”乃至部分“领跑”的重要进程,为全球聚变能源开发进一步注入了中国动能;而且,从设计到调试的“全链条”承包,体现了中国科技团队在复杂系统工程管理、高端制造与集成测试方面的综合实力,为中国下一步设计建造聚变工程实验堆积累了重要技术和工程经验;另外,本项目以“联合体”形式推进,也强化了国内各机构开放合作的商业模式,巩固了产业链上下游紧密协同的共识。









