Weilan Xingchen за три месяца построила первую в стране комплексную криогенную испытательную платформу для магнитов стелларатора, начат первый раунд испытаний магнитов

Weilan Xingchen недавно завершила строительство первой в стране комплексной криогенной испытательной платформы для магнитов стелларатора, первый раунд испытаний магнитов уже начат. Эксперт по оценке криогенной системы Цю Лилун отметил, что от самостоятельного проектирования и системной интеграции до локализации комплектующих Weilan Xingchen всего за три с половиной месяца объединила вакуумную систему, криогенную систему, электропитание, измерения и защиту в единую комплексную испытательную платформу. Испытательная платформа в полной мере продемонстрировала выдающийся уровень команды в научно-исследовательской, инженерной и проектно-управленческой деятельности.

Криогенная система как основа стабильной работы стелларатора — её вакуумная плотность, герметичность и холодопроизводительность имеют решающее значение. В отличие от обычной ритмичной модели НИОКР, Weilan Xingchen всегда придерживается прагматичного и инициативного подхода к решению сложных задач, работая в ночные смены и в режиме смещённого графика, поочерёдно выявляя скрытые угрозы и калибруя параметры, закладывая строгими технологическими стандартами прочную основу для каждого криогенного испытания катушек. На переднем крае термоядерного синтеза с удержанием плазмы скорость всегда рождается из практических действий.

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

Комплексная криогенная испытательная платформа для магнитов, построенная Weilan Xingchen, рассчитана на температурный диапазон от 10 К 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 в эксплуатацию платформа обеспечит поддержку серийных испытаний катушек первого высокотемпературного сверхпроводящего стелларатора компании, сделав связь между изготовлением магнитов, криогенными испытаниями и сборкой установки более тесной.

Для магнитов различных размеров, конструкций и испытательных партий платформа одновременно обеспечивает создание криогенной среды и гибкую конфигурацию испытательных режимов. Большой криостат диаметром 3 метра и длиной 4,2 метра может одновременно удовлетворять потребности криогенных испытаний крупногабаритных магнитов и малых катушек; малый криостат диаметром 2,2 метра и длиной 3,2 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 К 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 структура: вакуум, многослойная изоляция, экран с жидким азотом и охлаждение холодным гелием: вакуумная среда снижает теплопередачу через газ, многослойная изоляция и азотный экран уменьшают радиационный теплоприток извне в низкотемпературную зону, а гелиевые трубы с температурой от 10 К до 20 К обеспечивают холод для охлаждения магнита. Платформа использует в качестве источника холода гелиевую холодильную систему холодопроизводительностью 500 Вт, в комплексе с гелиевой компрессорной станцией, 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 2 до 10 бар для адаптации к условиям охлаждения различных магнитов.

После создания криогенной среды платформа должна также обеспечить электропитание магнита, измерение состояния и защиту при работе, чтобы сформировать полные условия испытаний. В ходе испытаний платформа с помощью кремниевых диодов и термометров Cernox 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 отраслевыми криогенными платформами, цикл проектирования и ввода в эксплуатацию которых исчисляется годами, Weilan Xingchen завершила строительство платформы всего за три с половиной месяца, совершив скачкообразный прорыв. За этой скоростью стоит дух команды, которая добровольно берёт на себя повышенные обязательства, действует на опережение и строго соблюдает контрольные 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 строй в сентябре — команда быстро координировала проектирование, изготовление, поставку и монтажную интеграцию оборудования, обеспечивая планомерную интеграцию многопрофильных систем.

Стремясь к цели создания первого в мире высокотемпературного сверхпроводящего стелларатора, команда профессионально обеспечивает соблюдение базовых требований и практически продвигает их реализацию. В настоящее время первый раунд испытаний на платформе охватывает такие направления, как характеристики охлаждения, сопротивление соединений, работа при целевом токе и электромагнитные циклы. В условиях сложной системной координации и строгих испытательных требований команда придерживается профессионального подхода к контролю ключевых этапов, непрерывно накапливая верифицируемые данные и инженерный опыт, укрепляя более прочную базовую компетенцию для строительства стелларатора в целом в каждом испытании и обратной связи.