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合康高压水冷变频服务“人造太阳”

7月5日,中控室里来自法国原子能委员会可控核聚变研究所的专家团正同成都核工业西南物理研究院的专家一起,进行突破性的实验——高约速模式下一种新型天线耦合实验。形象地说,就是设计了一个天线阵列,让微波能够完美耦合进等离子体,从而达到“人造太阳”加热到高温的目的。


这个“人造太阳”就是能产生大规模核聚变反应的超导托克马克装置。人类希望当地球资源面临枯竭,可以使用“人造太阳”获取受控核聚变能源。


最理想的洁净能源


谈核色变的人们不用担心,虽然同样是核能利用,但核裂变同核聚变,区别极大。


与不可再生能源和常规清洁能源不同,聚变能具有资源无限,不污染环境,不产生高放射性核废料等优点,是人类未来能源的主导形式之一,也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途径之一。


经过五年谈判,2006年,中国基于能源长远的基本需求,成为国际热核聚变实验堆(ITER)计划七个成员之一。该计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。参与计划的七国包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家,覆盖的人口接近全球一半。参与其中,显示了我国作为一个发展中大国对我国和对人类未来负责任的态度,以及对打开国门积极参加国际科技合作的决心。


ITER计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果,首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆,将研究解决大量技术难题,是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步,因此备受各国政府与科技界的高度重视和支持。


有资料显示,核聚变所需要的“氘”是氢的同位素,一公升的海水里提取出的氘,完全聚变反应可释放相当于燃烧300升汽油的能量。科学家初步估计,地球上的海水中蕴藏了大约40万亿吨氘。


升级装备采用中国制造


ITER计划是我国改革开放以来有机会参加的最大的多边国际大科学工程合作项目。中国的一半科研任务落在成都。


在成都核工业西南物理研究院里,每15分钟一次的试验使“人造太阳”的研究装置获得重大进展。通过给“人造太阳”实验研究装置——中国环流器二号A托卡马克装置不断加热,其内的等离子体电子温度已经“跃升”到5500万摄氏度,达国际先进水平。


在硕大的中国环流器HL-2M脉冲发电机旁,6KV/10MW大功率纯水冷变频器机组一字排开。


“中国环流器HL-2M是中国环流器二号A的升级版,都为‘人造太阳’服务。目前相关设备匀为中国制造。在这台实验装置上,我们进行核聚变等离子体研究,当它的温度达到亿摄氏度以上之后,如等离子体密度足够高,可产生可控的核聚变反应,我们正在向这个目标努力。”该研究院电源研究室高级工程师王海兵介绍道。


据王海兵介绍,产生短时高电压、大电流、大功率脉冲的发电机,因为自身特点无法直接引用普通的交流、直流电力实现瞬间启动,需要变频器或滑差启动装置才能启动。


而与滑差启动装置相比,由于现场是间隙式工况,使用变频器后节电效果显著。“变频器可以调速,可以在某一转速稳定,还可以实现超速,这些都更便于我们的机组做试验。”王海兵指出。


“此脉冲发电机组采用主电机拖动400多吨大惯量发电机转子负载,对变频器的要求高。为此,我们按设计及现场要求做了适应性调整,以满足其需求。”北京合康亿盛变频科技股份有限公司产品设计部总监聂鹏说。


按需服务只是起步


据悉,该套变频器产品4月份投运至今运行良好。


这套纯水冷型恒转矩矢量变频器HIVERT-Y1 V 06 6/1200BZW装置的纯水冷变频器采用纯水冷却系统工艺对(1250A)功率单元进行冷却,运行中功率单元柜内控制在35摄氏度以内,冷却效果优于风冷系统;空水冷系统采用空水冷系统进行冷却时,运行中变压器柜内控制在50摄氏度以内;变频器调速使用变频器进行调速后,电机可以在0~60Hz频率范围内长时间运行,方便现场检测电机及发电机系统和各种实验;实现飞车启动,变频器自动检测电机转速和频率的输出,电机在原转速基础上投入到变频运行状态,冲击电流小,运行电流稳定;变频器控制系统、DCS远控系统采用直流屏与专用变压器冗余供电,配置合理安全性高;整个系统实现高度自动化控制,满足试运行,加速等各种工况要求。


此外,只要保证水系统运行正常,基本无需维护。


如果ITER按计划取得成功,预计将在2035年左右建造聚变示范堆,并有望在2050年前后建造第一座商用反应堆,让人们使用上核聚变能。能够参与其中,我们深感自豪。


发布时间:2016年11月30日 16:06 人气: 审核编辑:郑益文

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