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中國成功研聚龍一號裝置 對核武器研究意義極大

2019-09-06 22:42:17 來源: 作者:佚名 閱讀:80

聚龍一號裝置實景圖

王勐(右一)和科研人員在檢測設備

  突破

  凝智聚力 自主創新

   聚龍一號裝置龐大繁雜而又極為精密,各個部分環環相扣、絲絲相關,需攻克的單元技術難關高達數十項之多,其中有多項技術是世界級難題。

   在幾乎是從零開始的研究過程中,鄧建軍、謝衛平等人精心籌劃、積極協調技術攻關和裝置建設,并親力親為,堅持參加項目組重要的技術討論并果斷決策;項目組核心攻關團隊成員豐樹平研究員、王勐研究員、李洪濤研究員、宋盛義研究員、何安副研究員、衛兵高級工程師和分系統負責人與成員一起憑借敏銳物理嗅覺在迷霧中探尋規律,在腦力極度碰撞中迸射出智慧火花,終于鑄就了一個個單元項目的成功。

   激光觸發多級多通道開關是控制聚龍一號裝置中能量在約億分之一秒內釋放的“閘門”,作為核心的可控超高功率活性元件,關系到裝置的總體運行效率和可靠性;同時,開關還需具有耐壓高(5百萬伏)、導通電流大(近百萬安培)、導通電感電阻小、觸發延遲和抖動小、可靠性高、使用范圍大等特點。王淦昌院士曾認為,應用激光開關實現多路裝置同步放電是脈沖功率技術發展的里程碑之一。在2002年對其進行論證的時候,國際上僅美國擁有這一研制技術,且在不斷地摸索改進中。

   高峰險阻,唯勇者至!面對這一難題,在項目負責人的指導下,李洪濤帶領的攻關小組憑借不屈不撓的精神,在探索中前行。他們在物理機理研究、實驗設計研究、系統檢驗三個階段,通過反復實驗和數值模擬計算,探究著其中極細微、深入的物理規律,獲取了大量基礎物理數據。

   在開關間隙電壓的勻場設計方面,他們開展了大量的文獻調研和現場考察,汲取他人的研究精華;在綜合考慮裝置特點的基礎上,獨創性地提出了鉗位環技術,針對這一技術方案開展了多次計算和模擬實驗以驗證其有效性。這一方案在后續的實驗中被證實具有突出的優越性。

   經過不懈努力,李洪濤等人在國內首次研制成功觸發時間誤差小于五億分之一秒的5百萬伏低抖動激光觸發多級多通道開關,開關的擊穿時延分散性與一致性等技術指標達到世界先進水平。在2006年由流體物理研究所發起并主辦的首屆亞歐脈沖功率會議上,俄羅斯科學院院士斯米爾諾夫和美國圣地亞實驗室激光開關負責人對該開關給予了高度評價,并主動找到鄧建軍表達了開展合作研究的愿望。

   磁絕緣傳輸線可稱為裝置的“命脈”。沿磁絕緣傳輸線的傳輸方向,電磁場強度及功率密度急劇升高,對其物理參數設置、部件材料選型、結構設計及加工制造提出了極高的要求。而像這種參數等級的磁絕緣技術在國外應用僅十來年的歷史,在國內更無先例。因此,磁絕緣傳輸線從設計、制造、安裝到測試都面臨巨大的困難和挑戰。

   在設計過程中,宋盛義攻關小組結合裝置磁絕緣傳輸線的具體要求,有針對性地開展物理設計、實驗驗證等深入細致的工作,從公式推導、程序編制、參數優化,到模擬結果驗證,環環相扣、步步深入,成功完成磁絕緣傳輸線電路模擬計算模型的自主研發,為參數設計奠定了基礎。

   在參考國外先進經驗的同時,他們針對裝置磁絕緣傳輸線的多層圓盤錐大型腔體結構,在國際同類裝置中首次采用了大錐角、高阻抗等新的設計思路,成功解決了靶區物理測試困難的問題。

   磁絕緣傳輸線的安裝與測試是技術含量頗高的大工程,涉及上百個組裝件,材料、形狀、重量及安裝要求千差萬別,單件重量大到噸級、小到公斤級,有的幾米尺寸的大型件組裝配合精度甚至要求達到0.2毫米,從吊裝設備到配合工裝均有特殊要求。安裝人員發揮聰明才智,對吊裝設計、裝配流程、配合工藝等每個步驟、每道工序控制十分嚴格。

   精確的物理設計、周到的工藝設計和完備的預案,使得磁絕緣傳輸線一次安裝成功,首次通電即獲得了理想的工作狀態,這對我國的超高功率密度能量傳輸系統的設計,具有標志性的意義。

   聚龍裝置的每一個分系統,都是其發揮強大作用所必不可少的組成部分。科研人員們歷經次次挫折與成功,傾灑無數心血與汗水,他們的智慧之光在一項項創新性成就中閃爍:6項獨創性技術達到了國際先進水平;獲得了多項部委級科技進步獎,50余篇論文在國內外發表。

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