近日，在位于成都的中核集團核工業(yè)西南物理研究院內(nèi)，我國首臺30萬千伏安立式脈沖發(fā)電機組系統(tǒng)通過驗收，總體參數(shù)達到國際先進水平。“作為六相大電流脈沖發(fā)電機組，其在工作時約10秒內(nèi)的放電功率，相當于裝機容量30萬千瓦的秦山一期核電站。”中核集團核工業(yè)西南物理研究院聚變科學所副所長李強說。

由中核集團核工業(yè)西南物理研究院與哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司共同研制的該機組，總重約800噸、總高約15.5米，是為滿足我國先進聚變研究裝置中國環(huán)流器二號M(HL-2M)大功率、高儲能供電需求研制的大型脈沖“能量驅(qū)動器”。

工作時，該機組發(fā)電機由電動機拖動15分鐘后，轉(zhuǎn)速可由0至每分鐘498轉(zhuǎn)，隨后通過轉(zhuǎn)子加勵磁在15秒內(nèi)將轉(zhuǎn)速下降至每分鐘335轉(zhuǎn)，同時釋放1350兆焦能量；發(fā)電機釋放能量后，轉(zhuǎn)速會再次提速到每分鐘498轉(zhuǎn)，并在保持5分鐘后再次下降轉(zhuǎn)速放電，完成一個工作循環(huán)。“該機組的額定轉(zhuǎn)速每分鐘500轉(zhuǎn)，總儲能達到2600兆焦，額定電壓3千伏、額定電流29千安，也是目前國內(nèi)容量最大的立式六相脈沖發(fā)電機組。”李強說，比較原有“中國環(huán)流器二號(HL-2A)”使用的3臺脈沖發(fā)電機組，“僅這一臺新機組的釋能能力和電功率輸出均相當于此前3臺的總和。”

脈沖發(fā)電機組分為立式、臥式兩種，傳統(tǒng)的臥式由于軸系受到轉(zhuǎn)子及飛輪自重的限制，不便于設(shè)計成大容量脈沖發(fā)電機組；而立式機組的軸系是豎直的則沒有這個問題。“作為國內(nèi)首臺立軸式脈沖發(fā)電機，該機組無論從電機結(jié)構(gòu)還是負載類型，都與常規(guī)的水輪發(fā)電機大不相同，此前甚至沒有成熟的計算方法和設(shè)計經(jīng)驗，需要進行大幅度創(chuàng)新。”西物院聚變科學所副總工宣偉民說，巨大的脈沖發(fā)電機內(nèi)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不斷變化，如何保持設(shè)備整體穩(wěn)定性、震動幅度如何控制、冷卻系統(tǒng)如何設(shè)計、六相電機程序如何編寫都是前所未有的挑戰(zhàn)。最終，研發(fā)團隊首創(chuàng)了多項特有技術(shù)，攻克了六相大電流發(fā)電機、大慣量高速轉(zhuǎn)子、寬頻變化控保系統(tǒng)等技術(shù)難題，在研制過程中形成了一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果。

中國環(huán)流器二號M(HL-2M)是在我國首個具有偏濾器位形的大型托卡馬克裝置“中國環(huán)流器二號(HL-2A)”基礎(chǔ)上新研制的又一大型托卡馬克裝置，其科研目標是探索可控核聚變研究，實現(xiàn)“人造太陽”的人類終極能源追求。該脈沖機組的成功研制，將驅(qū)動HL-2M裝置的等離子體電流達到此前現(xiàn)有裝置的2倍以上、等離子體溫度超過1.5億度，從而為在這個裝置上開展堆芯級參數(shù)下的等離子體物理實驗和關(guān)鍵技術(shù)研究提供有力保障。

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