Компания «Вэйлань Хэнсин» за три месяца построила первую в стране комплексную криогенную испытательную платформу для магнитов стелларатора и запустила первый раунд испытаний магнитов

Репортаж от Wedoany，Компания «Вэйлань Хэнсин» недавно завершила строительство первой в стране комплексной криогенной испытательной платформы для магнитов стелларатора, и первый раунд испытаний магнитов уже начался. Эксперт по ревизии криогенных систем Цю Лилун отметил, что от самостоятельного проектирования и системной интеграции до комплектующих отечественного производства компания «Вэйлань Хэнсин» всего за три с половиной месяца объединила вакуумную систему, криогенику, электропитание, измерения и защиту в единую комплексную испытательную платформу. Испытательная платформа в полной мере продемонстрировала выдающийся уровень команды в научно-исследовательской, инженерной работе и управлении проектами.

Криогенная система является основой стабильной работы стелларатора, и её вакуумная степень, герметичность и холодопроизводительность имеют решающее значение. В отличие от обычной ритмичной модели разработки, компания «Вэйлань Хэнсин» всегда придерживается прагматичного подхода и инициативно преодолевает трудности: круглосуточное дежурство, работа в непиковые часы, поточечная проверка скрытых угроз и поэтапная калибровка параметров — всё это закладывает прочную основу для каждого криогенного испытания катушек в соответствии со строгими технологическими стандартами. На переднем крае управляемого термоядерного синтеза скорость всегда рождается из практических действий.

В криогенной среде магниты должны пройти процессы охлаждения, пропускания тока и электромагнитных циклов, а их токонесущие характеристики, изменения температуры и структурный отклик должны проверяться по пунктам в ходе испытаний. После изготовления сверхпроводящего магнита необходимо провести ряд испытаний, прежде чем он сможет войти в этап интеграции в установку. Испытание в жидком азоте при 77 К в основном используется для предварительного скрининга характеристик и технологической верификации, а испытания с циркуляцией холодного гелия и охлаждением при температурах, близких к рабочим, позволяют дополнительно проверить реальные характеристики магнита в условиях низких температур и больших токов, что является важным этапом контроля перед поставкой магнита.

Комплексная криогенная испытательная платформа для магнитов, построенная компанией «Вэйлань Хэнсин», рассчитана на температурный диапазон от 10 до 20 К, оснащена двумя криостатами — большим и малым, а также системами гелиевого охлаждения, электропитания магнитов, измерения характеристик и защиты при работе. Платформа охватывает ключевые этапы — от охлаждения магнита и пропускания тока до испытаний в фоновом магнитном поле, что позволяет команде системно проверять характеристики магнитов в условиях, близких к реальным рабочим. После ввода платформы в эксплуатацию она обеспечит поддержку серийных испытаний катушек первого высокотемпературного сверхпроводящего стелларатора компании, сделав связь между изготовлением магнитов, криогенными испытаниями и сборкой установки более тесной.

С учётом магнитов различных размеров, конструкций и испытательных партий платформа одновременно обеспечивает создание криогенной среды и гибкую настройку испытательных режимов. Большой криостат диаметром три метра и длиной четыре целых две десятых метра может одновременно удовлетворять потребности криогенных испытаний крупногабаритных магнитов и малых катушек; малый криостат диаметром два целых два десятых метра и длиной три целых два десятых метра подходит для модульных катушек различных типоразмеров. Оба криостата могут работать как независимо, так и одновременно, что позволяет команде гибко планировать испытательные задачи в зависимости от типа магнита и производственной партии.

Для поддержания стабильного состояния в температурном диапазоне от 10 до 20 К система должна как уменьшать приток внешнего тепла, так и своевременно отводить тепло, выделяемое при подаче тока на магнит. Внутри криостата применяется комбинированная конструкция из вакуума, многослойной изоляции, экрана с жидким азотом и охлаждения криогенным гелием: вакуумная среда снижает теплопередачу через газ, многослойная изоляция и азотный экран уменьшают радиационный приток тепла извне в низкотемпературную зону, а гелиевые трубы с температурой от 10 до 20 К обеспечивают холод для охлаждения магнита. Платформа использует в качестве источника холода гелиевую холодильную систему с холодопроизводительностью пятьсот ватт, в комплексе с гелиевым компрессорным пунктом, системой удаления масла и очистки, холодным блоком, азотной системой и системой хранения и очистки гелия, обеспечивая сжатие, очистку, расширительное охлаждение и рециркуляцию гелия. При испытаниях магнита абсолютное давление на входе гелиевого контура может регулироваться в диапазоне от двух до десяти бар для адаптации к различным режимам охлаждения магнитов.

После создания криогенной среды платформа должна также обеспечить электропитание магнита, измерение состояния и защиту при работе, чтобы сформировать полные условия для испытаний. В процессе испытаний платформа с помощью кремниевых диодов и термометров Серокса контролирует скорость охлаждения, температурный градиент и локальный нагрев, с помощью нановольтметра фиксирует микронапряжения на концах катушек и соединений, а с использованием датчиков Холла, тензодатчиков, датчиков давления и расхода синхронно регистрирует магнитное поле, структурный отклик и состояние подачи холодного гелия. Эти сложные сигналы в конечном итоге через платы сбора данных поступают в единую систему измерений и управления, обеспечивая отображение в реальном времени, хранение и корреляционный анализ, а при появлении аномального напряжения или локального нагрева своевременно срабатывают функции сигнализации и защиты от срыва сверхпроводимости.

По сравнению с аналогичными криогенными платформами в отрасли, проектирование и ввод в эксплуатацию которых занимает годы, компания «Вэйлань Хэнсин» завершила строительство платформы всего за три с половиной месяца, совершив скачкообразный прорыв. За этой скоростью стоит дух команды, которая добровольно берёт на себя повышенную нагрузку, идёт на опережение в преодолении трудностей и строго соблюдает сроки, а также единое понимание общей схемы, системных интерфейсов и процесса реализации. От начала разработки криогенной концепции в июне, завершения общего проектирования системы в конце июня, продвижения закупок в июле, завершения монтажа и интеграции в августе до ввода платформы в эксплуатацию в сентябре — команда быстро координировала проектирование, изготовление, поставку и монтаж оборудования на месте, обеспечивая планомерную интеграцию многопрофильных систем.

Стремясь к цели создания первого в мире высокотемпературного сверхпроводящего стелларатора, команда профессионально держит планку и практически продвигает реализацию. В настоящее время первый раунд испытаний платформы уже охватывает такие направления, как характеристики охлаждения, сопротивление соединений, работа при целевом токе и электромагнитные циклы. В условиях сложной системной координации и строгих требований к испытаниям команда придерживается профессионального подхода к ключевым этапам, непрерывно накапливая проверяемые данные и инженерный опыт, чтобы в каждом испытании и обратной связи закладывать более прочную базовую основу для строительства стелларатора в целом.