1 二室发展历程 撰写:季幼章研究员
60年前1958年安徽省农业丰收后,省里向中央报告,建议在合肥召开中共九大,开始在董铺岛建设九大会场、宾馆、别墅。1960年发生了大饥荒,董铺岛建设停止。
此后曾有几个单位拟来建设未成。直到1965年1月,中央找科学院党组书记张劲夫后,决定将科学院电工所,上海光机所搬迁到董铺岛,为国防建设640-3任务进行大能量固体激光器及导弹防御系统的研究。成立了科学院6516工程筹备处,负责两个所的规划、设计、建设。
1968年电工所六室(电火花加工),八室(电感储能电源、磁流体发电)开始往合肥搬迁,成立电工所分部。1970年12月份科学院又决定北京电工所、上海光机所不搬迁,在电工所分部基础上成立安徽光机所。
1971年1月,安光所一室(电源室)是在电工所分部八室802组(电感储能电源),803组(磁流体发电)的基础上组建。下设101组(常温电感储能电源组),102组(磁流体发电组)。
2 安光所一室(1971年1月~1977年3月)
2.1 承担国防建设任务
2.1.1 101组
101组(电感储能组)利用已经建成的8号电感储能装置(储能量为2×108J焦耳),为国防建设640-3任务大能量固体激光器及导弹防御系统提供电源,配合上海光机所合肥小分队进行静态打靶试验,距离达到2km。
在进行激光打靶试验时,对电感线圈的充电电源蓄电池进行了研制和更新,与481厂合作研制了650型薄极板铅酸蓄电池(20s间隔放电,放电电流65000A,终止电压1.0V,最大功率65kW),对电感换流回路(压缩空气开关)开断技术,熔丝(爆炸金属丝)换流技术,爆炸开关保护技术,控制和测量技术进行了研究,保证了打靶试验的顺利进行。
2.1.2 102组
102组爆炸磁流体发电是将高能炸药在专用的爆炸室中爆轰生成高温、高压、高速等离子体,该等离子体在装有电极的通道中流动,快速切割通道中的磁场,由法拉第磁感应定律,在电极间感生出脉冲电压,接在电极的负载可获得高功率高脉冲的装置。
2.2 8号电感迎来受控站(1970~1974年3月)
1970年,在讨论中国科学院第四个五年计划赶超项目时,物理所陈春先等提出:利用合肥安光所8号电感线圈建设一个有世界先进水平的“强磁场环形热核反应实验装置”的设想。
1971年陈春先等来合肥与安光所一室讨论,提出在合肥建立核聚变实验装置的初步计划。
1973年1月28日,北京物理所、安徽光机所共同向中国科学院提出建立“合肥受控热核反应研究试验站”的报告。
1973年4月6日中国科学院同意在合肥安光所建立受控热核反应研究实验站,并决定从院内外调集110名相关专业的科技人员到合肥受控站从事相关科研工作。
1973年9月成立安光所受控站筹建组。
1974年3月安光所受控站筹备阶段完成,安光所合肥受控热核反应研究实验站开始正式运行。
2.3 1974年建成第一个受控模拟试验装置
(1974年一室与受控站共同设计,加工建造了第一个受控模拟试验装置)
1974年102组试验告一段落,课题组撤销。人员留在一室继续搞电源研究工作。
当时受控站的科研人员从全国各地调集而来,许多人都未接触过受控热核反应,只知道托卡马克是一个利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。为了尽快开展科学实验研究,必须有自己的实验装置,一室提出与受控站共同设计建造一个实验装置。利用一室的电感储能电源,工厂加工条件,设计加工建造一个受控模拟试验装置。
总体组提出采用空心变压器结构,纵场线圈采用650型潜艇蓄电池供电,加热场线圈采用电感线圈经开关、熔丝换流供电,真空室采用钛泵抽真空,主回路,控制和测量回路借用原大能量固体激光打靶实验回路,装置建在2-1试验大厅西头北垮。
一室负责:(1) 纵场线圈的设计,加工制作;(2)模拟装置的电源系统和控制、测量系统。由于纵场线圈储能量约百万(10)焦耳,故取名为HT-6模拟装置(合肥托卡马克6号装置)
经过总体方案论证,技术设计、工厂加工、部件组装、“安装调试”、总装捡漏,仅用半年时间就加工制成一个环形托卡马克装置。
我负责装置的调试工作。在部件通电调试的基础上,于1974年12月25日开始放电试验,于26日清晨6时30分,我在控制室听到一声巨响,真空室观察筒内闪出很亮的弧光,放电获得成功。当时的是试验结果:纵场线圈电流60kA,加热场电流40kA,平衡场电流25kA,真空度6*106Torr。
3 受控二分站(1977年3月~1978年9月)
1977年3月,安光所成立受控站下属的三个分站,一室调整为受控二分站,从事受控电源和控制研究工作。
受控站开始筹建中国最大的托卡马克装置——8号工程。二分站从事8号工程的电源和控制的预研工作。
3.1 电网供电
8号工程纵场采用电网供电方案,与华东电管局、上海交通大学合作,进行了系统稳定计算和动态模拟实验。
动态模拟实验是为8号工程电网供电在冲击负荷150MW作用下,为满足华东电力系统电压波动,频率下降,谐波影响等稳定性要求的限制条件下,所应采取的技术措施。取得了系统稳定计算与动态模拟实验一致的结果,为以后的工程设计提供了技术依据。
3.2 直流脉冲发电机
8号工程极向场采用飞轮发电机方案。
研制了4台飞轮储能ZMF-500-50型直流脉冲发电机,总功率为80MW。上海电机厂设计,非标加工制造。
(1) 控制主回路21种运行方式,采用等离子体显示;
(2) 发电机环火保护,硅堆保护;
(3) 非线性电阻快速灭磁;
(4) 测量同步采集触发装置。
3.3 高压强流直流人工过零开断技术
通过计算、实验和分析,得出了人工过零电路参数匹配的关系,开断电流为15~19 kA,恢复电压为15~19KV,燃弧时间为6.6~8.5ms,成功实现了高压强流直流人工过零开断。
3.4 负高压电源研制
研制了电子回旋共振加热高压脉冲80kV负电压电源
3.5 控制与测量
选用计算机控制和采样测量方案
3.6 为经济建设服务
将非线性电阻快速灭磁应用到工业电站,1983年首次在安徽花凉亭水电站10MW水轮发电机上,进行了高能ZnO 阀片灭磁试验获得成功。
4 等离子体二室(1978年9月~1983年4月)
5 调整成立新二室(1983年4月~)