中国钢研:自主研发“人造太阳”关键核心部件
去年5月,国家重大科技基础设施EAST全超导托卡马克装置传来捷报:实现可重复的1.2亿摄氏度101秒等离子体运行和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。
有“人造太阳”之称的核聚变实验装置“东方超环”运行条件极其严苛。装置中的偏滤器所扮演的角色就像汽车发动机的排气口,核聚变反应的产物需要通过偏滤器排出去。偏滤器不断承受最为严酷的高温和粒子流的冲击,瞬态高温比火箭喷射的火焰温度还要高。
“东方超环”的偏滤器由中国钢研科技集团有限公司所属安泰科技股份有限公司研制。法国超导托卡马克装置所采用的偏滤器也由这家企业独家供货,同时该企业还是国际热核聚变实验堆钨铜偏滤器的关键供应商。
作为最耐高温的金属材料,钨的熔点是3400多摄氏度,在上亿摄氏度高温之下会熔化甚至挥发。用钨包裹着铜,铜的导热性很强,铜管里再使用冷却水迅速把热量带走。这样,钨铜复合材料就能长时间经受高温等离子体的冲击。
史英丽对当时的研发过程记忆深刻:一次不行,再来一次。失败后就分析原因,找问题,攻克一个问题,又衍生出新问题。白天搞研发,晚上头脑风暴。在很长一段时间内,整个项目组除了睡觉之外几乎没有休息。
“相当于我们用三四年的时间,走完了人家十几二十年的研发路程。”史英丽感叹。研发人员熊宁补充说,项目组不但用很短的时间完成了前期研发,而且用比国际同行更快的时间实现了高性能核聚变用钨材料和钨铜复合组件的批量生产。
“我们做到了钨铜复合零缺陷,就是百分之百的无缝衔接。因为材料里面只要有一个缺陷,在核聚变装置如此高温、苛刻的环境下,都会快速导致实验失效。”熊宁说。在研发基础上,中国钢研旗下机构和企业协同合作,形成一条从材料制备、复合连接到加工制造、无损检测的完整产业链,在国际上率先实现了聚变用钨铜偏滤器的批量化生产。
2014年,“东方超环”在全球率先把核聚变装置上的石墨偏滤器更换为钨铜偏滤器。当年,“东方超环”就创造了新的世界纪录。经过几年沟通、验证,2018年中国钢研所属安泰科技成功拿到了WEST项目的制造合同,开始向欧洲出口。
“能在全世界把技术做到领先,需要用敏锐的科技目光看到社会发展需求,提前在战略上有所准备。”中国钢研总经理李波接受科技日报
从第三代汽车钢到稀土永磁的组织调控技术,创新可谓是这家企业的“日常”。对于创新,李波有一套自己的见解。“不能为了而。”李波认为,就央企而言,需要聚焦国家战略目标,强化任务战略牵引,解决行业共性关键难题,推动行业重大进步。不仅要形成理论,还要形成技术和产品,满足市场需求,经得住市场的检验。
当我们把目光投向创新和科研一线,会发现科技自立自强的含义瞬间具体、丰富起来,而绝非一句口号。科技自立自强要有目标、有方向,瞄准国家战略需求,解决行业共性关键技术;要有勇气、有魄力,敢于在重重困难之中,走上自主创新之路;要有智慧、有策略,懂得运用多年研发积累,进一步碰撞出新的火花;要有毅力、有拼劲,再苦再累,也要把“硬骨头”啃下去。“东方超环”钨铜偏滤器的研发,就是这样一个例子。