EAST高性能钨偏滤器研制取得成功

　　2021年5月28日凌晨，国家重大科技基础设施EAST超导托卡马克装置，物理实验实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和1.6亿度20秒等离子体运行，刷新了托卡马克实验装置运行该参数的世界纪录。装置内部首次采用的高性能钨偏滤器系统为本次实验成果提供了关键技术保障。

　　等离子体所四室姚达毛研究员负责的EAST偏滤器工程团队针对1亿度100秒等离子体和400秒H模等离子体的科学目标，围绕高性能偏滤器的关键技术和工艺，开展工程设计、工程模拟、结构优化和关键工艺研发，解决多个难题，成功研制排热能力高达20MW/m²的高性能偏滤器高热负荷部件，并已成功应用于EAST下钨偏滤器，运行稳定可靠。该高性能钨偏滤器是EAST装置实验运行的重要保证，目前国际上尚无报道具有同等排热能力的偏滤器部件，表明我国的全钨偏滤器技术已经处于世界领先的水平。

　　回顾EAST偏滤器14年的发展历程，团队从无到有，实现了我国托卡马克偏滤器工程“零”的突破，坚持追求卓越、不断创新，实现了从“跟跑”、“并跑”到“领跑”的角色转变。2007年，自主设计、研发、建造和运行了EAST首套石墨水冷偏滤器系统和水冷第一壁系统，从此我国有了完全自主知识产权的托卡马克偏滤器系统。该系统突破了超强电磁力作用下水冷热沉可靠性技术、超高真空环境下水冷回路密封性技术、内置式大抽速低温冷凝泵技术等关键技术问题，首次在EAST上获得了400秒长脉冲等离子体放电。在此基础上，团队瞄准ITER和适合未来聚变堆的全钨偏滤器开展工作，2014年自主设计、研发、建造并运行了国际上首套全钨水冷偏滤器系统，排热能力达到10MW/m²，进入国际先进水平行列；基于适合损伤部件快速维护与更换的理念，开发了可快速拆装的模块化偏滤器式结构，在全世界率先实现全钨偏滤器在托卡马克装置上的成功运行。基于首套全钨偏滤器，EAST成功实现了具有国际领先水平的101.2秒高约束模式等离子体放电。团队肩负时代担当、勇于创新，在2021年研发完成了新一代高性能下钨偏滤器，排热能力达到国际领先水平的20MW/m²。

　　围绕EAST全面提升装置真空室内部面对等离子体部件的性能的科学目标，偏滤器团队针对面对等离子体部件多年来物理实验过程中出现的问题，合理规划、难易结合，修复了上部钨偏滤器因多年运行造成的累积误差、完成了因下部钨偏滤器全面升级连带的第一壁结构调整和部件更新、全面检查和更新冷却系统的几千个连接管接头、将下部钨偏滤器升级为高性能钨偏滤器。整个工作技术要求高，任务繁重，团队基于多年关键技术研发的积累，持续优化，变不可能为可能。从2020年7月11日全面进入施工，全体成员，上下一心，将所有可能遇到的问题考虑在先，与参与建设的单位通力合作，全年无休，加班加点，克服新冠疫情等种种困难，于2021年4月29日圆满完成了任务。

　　阶段目标实现了，但脚步依然不能停。除了总结过程中的经验和教训之外，团队正在研究室领导的支持下，开展偏滤器系列学术报告和经验交流，让更多年轻职工和学生掌握关键技术、传承团队的务实创新合作精神，为建造更高性能偏滤器建立基础，为核聚变能的开发再发力！

 a) 平板偏滤器模块实物图   b) 钨串偏滤器模块实物图

　　c) 1.2亿度等离子体运行101秒，偏滤器表面温度演化曲线