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1.历史沿革 撰写:季幼章研究员


中科院等离子体所电源及控制工程研究室(简称二室),是我所历史最悠久的研究室。最早可追溯到电工所合肥分部,历经安光所第一研究室、受控站二分站,有将近60年历史过程,其发展轨迹简述如下:(见示意图)

 


二室历史发展轨迹

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。

1970年12月安徽光机所成立。

1971年1月,安光所一室(电源室)是在原电工所分部八室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.安徽光机所一室(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

2×108 J),为国防建设640-3任务大能量固体激光器反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2 km。

在进行激光打靶试验同时,对电感线圈的充电电源蓄电池进行了研制和更新,与国营481厂合作研制了650型薄极板铅酸蓄电池(20秒短时间放电,放电电流65000 A,放电容量361 Ah,终止电压1.0 V,最大功率65 kW),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。

当时部分负责人是:总体:季幼章、许家治;电池—刘桂荣(后调入湖北襄樊);电感线圈—季幼章,陈浩树(回京);主开关-许家治(后为郭增基);换流器—易昌炼(回京)、李谟祥;控制—徐其铭;测量—郭增基、刘同福(后调入湖北襄樊)。

《常温电感储能装置的研究和应用》获安徽省1978年优异科技成果奖。

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,接在电极上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年~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。

8号常温电感储能装置及附属系统投资数百万元(仅电感线圈本身造价即达269万元),1970年5月20日首次调试运行。它起着功率放大器的作用,属亚洲当时最大储能装置

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实验站”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102组试验告一段落,课题组撒消。人员留在一室继续搞电源研究工作。

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。

一室负责纵场线圈,极向场(空心变压器)线圈的设计,加工及安装,蓄电池电源供电,控制测量,于1974年12月调试成功实现了放电。为以后HT—6M装置的建造积累了经验。

2.4  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制工作。

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预研工作。

 

3.  等离子体所二室(1978年9月~1984年4月)

1978年5月筹建等离子体所。

1978年9月20日成立等离子体所。二分站转成二室,科研方向为受控电源和控制的研究预研工作。

二室负责8号工程的电源和控制项目预研,设备订货,非标加工,安装调试工作。

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150 MW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。单台造价169万元。

(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)测量同步采样触发装置。

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关系,开断电流为15~19 kA, 恢复电压为15~19 kV, 燃弧时间为6.6~8.5 ms,成功实现了高压强流直流人工过零开断。

《高压强流直流人工过零开断技术》1983年通过成果鉴定。

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负高压电源。

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10 MW水轮发电机上,进行了高能ZnO阀片灭磁试验获得成功。

 

4   调整成立新二室(1984年4月—至今

1983年4月成立技术处,电机组调入技术处,余下部分组成新二室。

1990年底,直流电机又划归二室管理与运行,有关人员也并入二室。当时许家治任室主任,刘正之、李谟祥任副主任,党支部书记由李谟祥担任。