大型铠装超导导体制造关键技术与应用.doc

四、 项目名称：大型铠装超导导体制造关键技术与应用（一）申报奖种：科技进步奖（二）推荐单位意见该项目在国家973、国家磁约束核聚变能发展研究专项等支持下，与国内外20多家单位开展了广泛的合作，历时8年，攻克了大电流、强磁场、低损耗、高稳定性的超导导体技术这一国际超导领域的前沿课题，取得了一系列关键技术的突破。创新发展了微张力自动控制与非圆截面多级紧压成型相结合的全退扭超导电缆绞制新技术；开发了梯度加热多级润滑热挤压和全氢保护快冷光亮热处理工艺新工艺，开发出断裂伸长率（4.2K）大于30%的不锈钢铠甲；提出了多阵列、64次全方位扫描的超声相控阵与内涡流相结合的异型铠甲无损检测方法，解决了变截面引起的多尺度端角回波信号导致缺陷无法准确探测的技术瓶颈；自主研制了四辊轮单道次平压缩径成型机，构建了全方位自动监控调节一体化的大长度、大尺寸、高精度导体制造平台。创建了多场（磁场、应力场及温度场）耦合条件下超导材料性能实验系统，通过了ITER组织的4次交叉比对实验，解决了国内超导材料测试的国际标准化问题。实现了ITER导体供应的六方中，唯一一方实现了导体样品100%合格，100%国产化。共获代表性发明专利14件，获得安徽省科技一等奖1项，通过行业测试标准6项，发表论文130余篇。相关技术获得了ITER、欧盟F4E、强磁场等多家单位的应用，推动了国内特殊材料、精密制造、大型装备等产业的发展，培养了一大批科技及工程技术人员，建成了相应的生产线，近三年实现总产值8亿多元。推荐该项目为国家科学技术进步奖 一 等奖。（三）项目简介本项目属于核聚变工程技术。铠装超导导体以其大电流、自支撑结构、迫流冷却、良好绝缘等特点已广泛用于磁约束聚变、强磁场等大型超导装置。大型铠装超导导体是实现大型磁体技术的唯一选择。大型磁体（如ITER磁体约10000吨、最高场11.8T）的高参数运行离不开导体在极端条件（269摄氏度、上万安培电流）和强磁场环境下的稳态运行。因此，与大电流、强磁场、低损耗、高稳定性超导导体相关联的材料、精密制造、低温、检测等多学科交叉的关键技术成为国际超导领域的前沿课题。在国际上尚无完善的大型铠装超导导体技术的情况下，本项目在国家973、国家磁约束核聚变能发展研究专项等计划支持下，以参加ITER计划为契机，攻克了大型铠装超导导体关键制造技术难题，形成了具有自主知识产权的导体制造技术。主要创新成果如下： 1、 创新发展了微张力自动控制与非圆截面多级紧压成型相结合的超导电缆全退扭绞制新技术，解决了超导电缆由多重介质多层级螺旋不规则结构引起的股线损伤、三维异向弯曲变形等技术难题，实现了超导电缆国产化与工业化生产。2、 开发了梯度加热多级润滑热挤压和全氢保护快冷光亮热处理新工艺，解决了磁体热处理工艺引起的材料晶粒分布不均和晶间腐蚀技术难点，开发出了低温（4.2K）断裂伸长率超过30%的不锈钢铠甲。3、 提出了多阵列、64次全方位扫描的超声相控阵与内涡流相结合的异型铠甲无损检测新方法，解决了变截面引起的多尺度端角回波信号导致缺陷无法准确探测的技术瓶颈，实现了全覆盖扫描，完成了工业化应用。4、 自主创新研制了四辊轮单道次平压缩径成型机，建成了国内唯一、国际最长的穿管线，构建了全方位自动监控调节为一体的大长度、大尺寸、高精度导体制造平台，实现了导体的产业化生产。5、 自主创建了多场（磁场、应力场及温度场）耦合条件下超导材料性能实验系统，制定了6项超导材料行业测试标准，顺利通过了ITER国际组组织的4次实验室认证，成为国内唯一超导股线测试认证实验室，解决了超导材料测试的国际标准化问题。相关成果获发明专利14项，发表论文130余篇，制定行业标准6项，获得安徽省科学技术一等奖1项。项目研究成果一方面完成了ITER导体技术的研发任务，在导体供应的六方中，中方是唯一一方实现了导体样品100%合格，100%国产化。中国的纵场导体样品（TFCN1）临界分流温度达到6.9K，国际最高。另一方面实现了技术应用与推广，项目组承担了约13亿元的ITER导体、140万欧元的欧盟F4E导体、758万欧元的ITER内部线圈的制造任务，为ITER国际组、意大利ICAS、俄罗斯JSC、强磁场提供了铠装导体相关的产品，为中国国际核聚变能源计划执行中心、西部超导、上海超导等单位提供了技术服务，近三年，实现总产值8亿多元。相关技术的发展及应用推动了国内特殊材料、精密制造、大型装备等产业的发展，建成了相应的生产线，超导材料由年产公斤量级增长到了年产百吨的量级。大型铠装导体技术的发展有力地提升了中国在核聚变工程技术方面的国际地位，为中国未来聚变堆的设计与研制奠定了坚实的基础。（四）客观评价1. 项目验收意见（附件2.1）：（1）国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项“ITER 超导导体及校正场线圈的设计与关键技术研究”验收意见（摘录）：，导体集成技术实现了100%的国产化，建成了世界上最长的导体穿管线；项目所制备的导体短样是ITER各方中唯一一次性100%通过ITER国际组的测试的，且性能最佳。(2)国家973课题“ITER纵场实验导体临界电流及校正场线圈的性能优化研究”验收意见（摘录）：1） 课题完成了任务书规定的研究内容。取得了一批具有国际先进水平的创新性成果。2） 建立了超导线测试实验室，通过了ITER国际组织的基准比对认定。开展ITER导体导管材料低温力学性能研究，发展了TF导体的制造技术，完成TF短样品实验样品的制造、实验和性能评估。提供的四根TF样样品所有参数达到ITER要求、性能优良。2. 能够直接与国际同行进行比较的技术参数：参数 中方参数国外参数证明材料40kN下超导电缆扭转圈数*26日：50，俄：60，美：103，韩：110，欧：122附件5.4.1.14.2K下铠甲断裂伸长率*32% 韩：约21.6%, 日：约26.6%附件5.4.1.2TF 导体（TFCN1）临界温度(循环次数) 6.9K（1100)日：6.16K (1000)，俄：6.31K (1000)，美：6.69K(1000)，韩：6.9K(1000)，欧：6.68K (1100)附件5.4.1.3*其它国家的结果是通过图中的数据计算而得。3. 国际专家评价（附件5.4.2）：（1）2011年12月，ITER总干事本岛修（Motojima）在见证了中方首件正式产品780米的TF导体启运后，进行了高度评价，认为这是中国做出的巨大贡献，是迈向ITER成功的一大步，它将加快实现ITER建成的最终目标，他认为“中国已处于引领地位”。（附件5.4.2.1）（2）中方TFCN1导体临界温度达到了6.9K，是六方中TF导体性能最高的样品。2009年7月，由我们撰写的TF导体样品测试结果报道“ASIPP successfully qualified first TF Conductor sample”获得ITER认可并在ITER官方网站进行了报道，以下摘录：中方TF导体样品的分流温度是SULTAN实验室测试过的最高记录，样品验证了线材、电缆及铠甲的设计和制造过程的合理性。- “, are among the highest ever recorded on TF conductor samples at SULTAN and qualify the strand type and the cable/jacket design and process combination that were used to manufacture the sample.” 。（附件5.4.2.3）（3）ITER磁体部门负责人Neil Mitchell和导体部门负责人评价中方TFCN1导体拥有优异和稳定的性能，是在SULTAN实验室测试的最高记录，另外，他评价中方所有完成的导体满足ITER要求（摘录）。Chinas first TF Conductor sample (TFCN1) was successfully tested at the SULTAN test facility in Switzerland in 2009., are among the highest ever recorded on TF conductor samples at SULTAN . Regarding the share of conductor, 8 TF ULs, 16 PF5 ULs, 10 CC ULs, 2 MB ULs and 2 CB ULs have been produced and successfully meet all ITER requirements on quality control and performance. （附件5.4.2.4）（4）欧盟F4E评价中方TF导体样品有较高的裕度，并使用了中方的TFCN1作为欧盟TF导体第一阶段（Phase I）的导体过程认证样品（CPQS）报告（文件号：DMS # F4E_D_P316LF），报告摘录如下：F4E and OST it was agreed that the OST strand with a different design (156 filaments) as used in TFCN1 offered a higher margin (较高的裕度) and thus it will be used by OST for the fabrication of phase II strand for the F4E procurement contract.（附件5.4.2.5）（5）2013年6月4日，ITER官方网站对抵达ITER现场的导体进行了题为“China delivers first load to ITER”的专题报导（摘录），指出这是首件抵达ITER现场的大件产品，是一个重要的时刻- this was an important moment. We have already managed several shipments of small components to and from the ITER Domestic Agencies, explained Dahers Laurence Prudhomme , but this is the first real heavy load were dealing with.。（附件5.4.2.2）（6）2015年3月19日，在法国举行的导体会议上，国际组指定的唯一导体测试机构Sultan实验室对所有参与方导体性能进行了统计并给出了评价，其中，评价中方PFCN6-8的导体样品重复性非常好（provided very reproducible results.）。TF导体性能离散很小（less scattered）（附件5.4.2.6）。4. 相关技术获得的奖励（附件5.4.2.7）：获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级主要获奖人授奖单位大型铠装超导制造关键技术与应用2014安徽省科技奖一等武玉、秦经刚、刘华军、傅鹏、杨泽元等安徽省超导电缆绞缆及超导电磁线工艺性能研究与工业化生产2014中国有色金属工业科学技术奖二等魏周荣、许多丰、薛天军、武玉、秦经刚等中国有色金属工业协会、中国有色金属学会5. 其它：（1）ITER以中方的316L异型铠甲性能作为参考制定了ITER PF铠甲的低温FCGR（疲劳裂纹扩展速率）接收标准。（附件5.4.2.8）（五）推广应用情况大型铠装超导导体应用技术已全面展开。通过本项目自主发展的导体制造技术，已经开始为国内外用户提供系列产品。根据ITER国际组要求，项目组于2011年9月8日正式开始生产第一根TF全长铜基导体，于2011年12月28日完成所有接收测试及数据库HP点清除。 2011年11月23日项目组完成第一根PF5全长铜基导体的生产，于2013年4月25日运抵ITER装置现场，是ITER七个参与方中首件大件产品运抵现场。截至目前为止，项目组已完成81根导体的生产，正式交付了58根导体。项目组根据导体制造技术的积累，实现了技术衍伸及广泛应用。完成了美国普林斯顿大学 NCSX项目的中心螺线管导体的研制；为ITER 国际组织提供超导电缆用中心冷却螺旋管两根，净重121公斤；为俄罗斯提供超导电缆用的子缆及电缆包覆带；为意大利ICAS提供30吨的不锈钢异型铠甲；承接了ITER国际组内部线圈研制任务和强磁场中心约4000米的导体制造任务，同时为EAST大科学装置提供超导传输线用导体。项目组所建立的超导线实验室在顺利开展ITER相关股线测试工作的同时，也为国内其他相关单位的开展样品测试分析工作。主要应用单位包括中国科学院电工研究所、中国科学院强磁场中心、中国科学院理化技术研究所、清华大学、西部超导材料科技有限公司、西门子深圳磁共振有限公司、成都奥泰医疗系统有限责任公司等。主要应用单位如下（相关证明见附件3）：应用单位名称应用技术应用时间联系人/电话应用情况中国国际核聚变能源计划执行中心ITER TF导体技术2009.10至今刘生发展了ITER TF导体相关制备技术，为ITER研制了共计13根超导导体，全部达到ITER技术要求。中国国际核聚变能源计划执行中心ITER PF导体技术2009.10至今刘生发展了ITER PF导体相关制备技术，到目前为止，共计为ITER研制了39根超导导体，全部达到ITER技术要求。中国国际核聚变能源计划执行中心ITER CC/Feeder导体技术2009.10至今刘生发展了ITER CC/Feeder导体相关制备技术，为ITER研制了共计29根导体，全部达到ITER技术要求。国际热核聚变组织ITER OrganizationITER内部线圈设计及原型件制造2011.11-2013.12Arnard Devred开展ITER内真空室用矿物电缆导体设计分析及关键工艺研究，为ITER设计一种新型结构导体。国际热核聚变组织ITER OrganizationITER IVC长导体制备可行性研究2015.11-2016.11Arnard开展ITER IVC长导体制备工艺及关键问题研究国际热核聚变组织ITER Organization中心冷却螺旋管2013.11-2014.11Arnard Devred为ITER提供121公斤导体用中心冷却管中国国际核聚变能源计划执行中心ITER用超导股线性能实验2013.12-2018.12刘生为ITER超导股线开展接受测试任务及ITER超导股线的定标实验分析任务，该工作为ITER导体的生产提供保障。俄罗斯JSC不锈钢包覆带2010.08-2010.12V. Vysotsky为俄罗斯提供符合ITER要求不锈钢包覆带意大利ICAS异型铠甲2011.04-2012.02Antonio della CorteITER PF1,6导体用铠甲15吨西班牙F4EPF5导体2013.10-2014.10ITER 线圈绕制实验用的PF5导体2根，总长1500米西部超导材料科技有限公司超导材料性能实验分析2011.03-至今刘建伟开展多批次NbTi及Nb3Sn超导股线低温性能测试。为超导股线国产化作出了突出贡献。中科院强磁场中心管内电缆导体技术2013.05-2015.04陈文革为强磁场中心成功生产多种规格的超导电缆、铠甲和CICC超导导体。中科院电工所超导材料低温测试2011.11-至今王秋良开展超导材料低温性能研究。上海超导高温超导带材性能实验2015.02-至今张智巍对超导超导生产的YBCO带材开展了变温（4-77K）、变场（0-14T）实验。通过项目的实施，主要单位均获得了国内外广泛关注和认可，有力的推动了国内超导材料、精密加工、大型实验装备等产业的发展，在国内成功建成超导线材、超导电缆、聚变用不锈钢铠甲、导体集成生产线，提升了国内数十家企业的高新技术水平及国际竞争力，近三年经济效益约8亿多元。同时，为我国未来聚变工程实验堆的建设奠定了坚实的基础。（六）主要知识产权证明目录 知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利ITER-PF导体四辊轮单道次平压缩径成型机中国201310237014.0201512021866669中国科学院合肥物质科学研究院武玉、汪程明、韩鹏、吴俊渊授权有效发明专利铜基NbTi复合超导线扭距测量方法中国2012103232444201406111416684中国科学院合肥物质科学研究院刘方、陈超、刘华军、雷雷、刘勃授权有效发明专利ITER导体收缆系统中国201010562128.920100704995880中国科学院合肥物质科学研究院余中正、武玉、贡马林、凌峰未缴费失效发明专利低温超导绝缘帕邢放电试验装置中国201010243012.9201007271061577中国科学院合肥物质科学研究院于敏、武玉、任志斌、钱衍达授权有效发明专利核聚变装置用超导电缆导体绞缆外径控制装置及控制方法中国20121115575.9201204191424306白银有色集团股份有限公司 （白银有色长通电线电缆有限责任公司独占许可）魏周荣、薛天军、张应俊、高炳祥授权有效发明专利一种CICC超导导体绞制张力控制系统中国20121011511.9201309181272357白银有色集团股份有限公司（白银有色长通电线电缆有限责任公司独占许可）高炳祥、薛天军、曾明武、张应俊、李栋授权有效发明专利钢管热挤压棒料涂粉台的玻璃粉自动添加装置中国201210191345.0201206121453388浙江久立特材科技股份有限公司杜兴吉、沈晓军、赵信华、邵羽、王长诚授权有效实用新型无偏心异形导体成型装置中国201320285707.2201310303232053宝胜科技创新股份有限公司杨泽元、房权生、张金成、杨建授权有效中国磁约束核聚变能专项标准铌三锡复合超导线临界电流测试样品制备方法中国中国科学院合肥物质科学研究院龙风、武玉、刘方、刘勃、雷雷通过评审、等待发布中国磁约束核聚变能专项标准铌三锡复合超导体剩余电阻比的测定中国中国科学院合肥物质科学研究院武玉、龙风、刘方、刘勃、雷雷通过评审、等待发布（七）主要完成人情况姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献武玉1研究室主任研究员中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院项目总负责，对该项目整体方案进行规划、设计以及审定，项目验收全过程进行协调。总体方案制定，包括技术方案、资金投入等其他方案制定和落实，负责整个项目的技术研发，计划进度管理。负责建立了多场（磁场、应力场及温度场）耦合条件下的超导实验系统，提出了四辊轮单道次平压缩径成型方案，负责研制完成了涉及导体集成的关键设备的研发，负责建成了国内唯一、国际最长的穿管线，构建了全方位自动监控调节为一体的大长度、大尺寸、高精度导体制造平台。对第1、2、3、4、5创新点做出了创造性贡献。秦经刚2研究室副主任副研究员中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院负责超导电缆及不锈钢铠甲的研制。提出了提出了以细长杆理论为基础的超导电缆三维绞制结构的跨尺度力学分析模型，完成了超导电缆力学性能的分析，分析了绞缆过程中超导材料的应力分布，分析了张力与电缆绞制成型的匹配关系，提出了恒张力控制技术方案，负责完成了超导电缆绞制工艺方案的制定及实验，完成了所有超导电缆的工艺研发。负责完成了不锈钢铠甲的性能分析,包括金相、断口及力学性能，获得了冷加工及热处理对铠甲力学性能的影响机理。对第1、2创新点做出了创造性贡献。刘华军3研究室副主任研究员中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院负责了316L及316LN不锈钢铠甲材料前期力学性能测试与分析,负责了大型铠装超导导体无损检测与分析，主要包括导体及焊缝He漏检测、X射线检测、着色检测、导体流体压降检测等，负责了铠装超导导体股线常低温测试，完成多批次超导股线检测，相关测试平台达到国际先进水平。对第2、4、5创新点做出了创造性贡献。万宝年4副院长研究员中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院项目管理与决策，包括项目可行性论证，项目目标制定，参与制定项目的技术方案并全面负责项目的资源配置及协调工作，负责项目的进度、质量及关键技术把关，对项目的实施过程进行指导和监督实施。对第4创新点做出了创造性贡献。杨泽元5董事会主席高级经济师宝胜科技创新股份有限公司宝胜科技创新股份有限公司作为合作单位项目负责人，完成了一类Nb3Sn、三种NbTi超导电缆的绞制技术研发，负责完成了绞缆设备的改造，提出了超导电缆紧压成型工艺技术方案，解决了电缆绞缆过程中超导电缆由多重介质多层级螺旋不规则结构引起的股线损伤等技术难点，组织了超导电缆生产线的建立，负责组织完成了30根ITER超导电缆的交付工作。对第1创新点做出了创造性贡献。魏周荣6执行董事高级工程师白银有色长通电线电缆有限责任公司白银有色长通电线电缆有限责任公司作为合作单位项目负责人，负责了超导电缆生产线的建立，完成了三种NbTi超导电缆的绞制技术研发，设计了多级双向紧压成型装置，设计了一种恒张力控制系统，并负责完成了绞缆设备的升级改造，解决了电缆绞缆过程中由多重介质多层级螺旋不规则结构引起的股线损伤、三维弯曲变形的技术难点，负责整个电缆的质量监督，完成了约25根超导电缆的交付工作。对第1创新点做出了创造性贡献。苏诚7总工程师教授级工程师浙江久立特材科技股份有限公司浙江久立特材科技股份有限公司作为合作单位项目负责人，解决了316L和316LN不锈钢铠甲的制造难题，带领研发团队发展了梯度加热多级润滑热挤压和全氢保护快冷光亮热处理工艺，解决了ITER磁体热处理工艺引起的材料晶粒分布不均和晶间腐蚀技术难点，开发出了低温（4.2K）断裂伸长率超过30%的不锈钢铠甲。同时，与团队成员一起开发了异型铠甲高速喷流燃气加热热处理、截面变形量差异化冷拔技术，实现了优异低温性能不锈钢铠甲的工业化生产。对第2创新点做出了创造性贡献。龙风8高级工程师中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院针对Nb3Sn超导材料的性能测试，提出了直流临界电流、铜超比、剩余电阻率、扭距的测试和样品的制备方法，负责撰写了6项中国磁约束核聚变能专项标准。此外，负责了所有NbTi测试样品的制造工作，成功完成了总计10个NbTi样品的制造工作，并顺利通过了Sultan实验室的测试，对第4、5创新点做出了创造性贡献。刘勃9副研究员中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院参与完成了Nb3Sn和NbTi超导材料的性能测试方法的制定，参与撰写了6项中国磁约束核聚变能专项标准。此外，负责了所有导体样品的性能分析工作，对第2创新点做出了创造性贡献。负责完成了所有ITER导体样品测试方案的编制与性能分析报告，并参与完成了ITER材料基准比对实验。对第4、5创新点做出了创造性贡献。刘小川10工程师中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院负责完成了异型铠甲（外方内圆）及焊缝的无损检测技术的研发，与国内外同行合作，提出了多阵列、64次全方位扫描的超声相控阵与内涡流相结合的异型铠甲无损检测新方法，发展了异型焊缝的6次射线透照新技术，解决了变截面引起的多尺度端角回波信号导致缺陷无法准确探测的技术瓶颈，实现了全覆盖扫描，完成了工业化应用。对第3创新点做出了创造性贡献。吴俊渊11总经理高级工宜春市龙腾机械电气有限公司宜春市龙腾机械电气有限公司负责ITER TF、CC、CB、MB等导体缩缩机的设计、预研、制造，提出了圆形导体多级紧压技术方案，完成了圆形导体成型机的研制及制造。负责四辊轮单道次平压缩径成型机的加工、制造及调试，完成了2台四辊轮单道次平压缩径成型机的制造。对第4创新点做出了创造性贡献。金京12助理工程师中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院提出了以U型剖口为基础的脉冲钨极氩弧单面焊双面成型的异型铠甲焊接技术，作为焊接技术主要参与人，负责完成了异型铠甲焊接工艺的编撰、工艺过程的认证。同时完成了其它类型铠甲技术的发展。对第4创新点做出了创造性贡献。庞玉春13副总工程师教授级工程师宝胜科技创新股份有限公司宝胜科技创新股份有限公司提出了一种符合超导电缆特性的紧压系数理论计算方法，设计了一种非圆截面的多级双向紧压轮组，解决了电缆绞制过程对超导材料零损伤的问题。负责完成了设备选型、张力系统改造、紧压轮组、绞制方式等超导电缆一些关键技术方面的工作，负责完成了四种电缆（ITER TF、PF2、PF3、MB）绞制工艺与质量文件的编撰。主持了该产品的开发、设计定型、装备设计以及产品试制等系列工作，参与了生产线的建立工作。对第1创新点做出了创造性贡献。薛天军14主任高级工程师白银有色长通电线电缆有限责任公司白银有色长通电线电缆有限责任公司针对超导电缆的多层级螺旋不规则结构，提出了一种超导电缆恒张力控制技术，发展了一种电缆外径控制工艺，解决了超导电缆外径控制精度差的问题，同时，发明了一种电缆直度在线检测方法。参与了超导电缆生产线的建立，完成了三类NbTi超导电缆（ITER极向场PF4、PF5和磁体馈线校正磁体传输线）的绞制工艺研发。主要在对第1条创新点做出了创新性贡献。沈筱刚15总经理助理工程师浙江久立特材科技股份有限公司浙江久立特材科技股份有限公司作为合作单位的主要联系人，其参与了不锈钢铠甲的整个过程，与原材料供应商讨论原材料对铠甲制造工艺及性能的影响，促使原材料供应商改进了改进了电渣重熔冶炼工艺，有效地将原材料化学成份中的C和N分别控制合理的范围，残余元素和有害元素也得到很好的控制，钢中气体含量和非金属夹杂物控制在较低的水平。与合作单位一起设计铠甲低温测试方案，探讨冷加工和热处理引起铠甲低温断裂伸长率偏低的问题。对第2创新点做出了创造性贡献。（八）主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位创新推广贡献中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院以参加ITER计划为契机，积累和发展了大型铠装超导导体设计、制造及相关的测试技术。项目团队针对大型铠装超导导体的技术难点，提出了以细长杆理论为基础的超导电缆三维跨尺度力学分析模型，发展了全退扭的超导电缆绞制方式，获得了原材料、冷加工、热处理对不锈钢铠甲力学性能的影响机理，提出了多阵列、64次全方位扫描的超声相控阵与内涡流相结合的异型铠甲无损检测新方法，发展了异型焊缝的6次射线透照新技术，解决了变截面引起的多尺度端角回波信号导致缺陷无法准确探测的技术瓶颈，实现了全覆盖扫描，完成了工业化应用。发明了垂直温度分布与局部微调控温度精确控制新方法，自主创建了多场（磁场、应力场及温度场）耦合条件下超导材料性能实验系统，顺利通过了ITER国际组组织的4次实验室认证，成为国内唯一ITER股线测试认证实验室。自主创新研制了四辊轮单道次平压缩径成型机等13套涉及铠甲焊接、穿缆、成型、收绕、检测的关键装备。提出了以U型剖口为基础的脉冲钨极氩弧单面焊双面成型的异型铠甲焊接技术，建成了国内唯一、国际最长的穿管线，构建了全方位自动监控调节为一体的大长度、大尺寸、高精度导体制造平台。我单位是完成该项目的主要完成单位，对项目做出了主要贡献，获得发明专利8项，超导材料测试标准6项，并实现了技术推广应用，承担了ITER国际组、欧盟F4E、中科院强磁场中心等10多家单位的工程项目与技术服务，近三年实现总产值约6.5亿元。宝胜科技创新股份有限公司宝胜科技创新股份有限公司是本项目的主要完成单位之一，负责本项目的Nb3Sn和三种NbTi超导电缆的制造工作，做出的主要贡献包括：分析了Nb3Sn、NbTi超导材料与铜线的力学性能，针对超导电缆全退扭同向绞制的技术要求，提出了以张力传感器、磁粉电机作为主要装置，能够实现自动测量、反馈、调节为一体的恒张力控制系统，对设备进行了升级改造，解决了由于电缆螺旋扭转过程中离心力引起的张力波动，将张力的控制精度提高到了1N。多层级电缆中超导线的多重不规则螺旋结构引起的多重点接触使得电缆在紧压过程中，易出现内部股线损伤及断裂，从而影响整体电缆的传输性能。针对电缆绞制过程对超导材料零损伤的要求，提出了符合超导电缆特性的紧压系数理论计算方法，自主设计了一种非圆截面的多级双向紧压轮组，解决了超导股线在不规则绞制过程中的易损伤、断丝等关键技术问题，实现了超导股线零损伤。发展的电缆绞制技术，解决了超导电缆在几十千牛拉力下由于多级螺旋结构引起的退扭问题，退扭率控制在了5%以内。建成了超导电缆专用生产线，完成了ITER TF、PF2、PF3及MB超导电缆绞制工艺的实验、制定及评审，完成了30根超导电缆的绞制工作。除此之外，还为强磁场开发了相应的超导电缆，实现了项目的技术推广应用。主要在对第1条创新点做出了创新性贡献。获得实用新型专利1项，近三年实现相关项目总产值约2700多万元，销售利润2000万元。白银有色长通电线电缆有限公司白银有色长通电线电缆有限公司是本项目的主要完成单位之一，负责本项目的三种NbTi超导电缆的制造工作，做出的主要贡献包括：分析了NbTi超导材料与铜线的力学性能，针对超导电缆全退扭同向绞制的技术要求，发明了一种恒张力控制系统，并对设备进行了升级改造，解决了全退扭过程各由于应力不对称性引起的电缆三维异向弯曲变形的技术难题。针对多层级电缆中超导线的多重不规则螺旋结构引起的多重点接触使得电缆在紧压过程中易出现内部股线损伤及断裂的问题，设计了一种多级紧压的控制方法，并实现了超导电缆外径的均匀控制。超导电缆的三维异向弯曲需要进行实时监控，提出了一种悬浮式在线直度检测装置，解决了通规在线检测对电缆表面易损伤的问题。建成了超导电缆专用生产线，完成了ITER PF5、PF4及CB超导电缆绞制工艺的实验、制定及评审，完成了25根超导电缆的绞制工作。除此之外，还为重离子加速器开发了相应的超导中空电缆、为高能加速器开发了相应的卢斯福超导电缆，实现了项目的技术推广应用。主要在对第1条创新点做出了创新性贡献。获得发明专利2项，近三年实现相关项目总产值约3000多万元，销售利润2100万元。浙江久立特材科技股份有限公司2008年至今，浙江久立特材科技股份有限公司与合肥物质科学研究院合作，开始聚变用不锈钢铠甲的研发。本单位对本项目的主要贡献如下：发展了梯度加热多级润滑热挤压、大变形冷加工和全氢保护快冷光亮热处理相结合的技术，消除了材料经过650度200小时的真空热处理后易产生晶间腐蚀和铠甲低温下的脆性断裂现象，解决了316LN不锈钢铠甲的低温断裂伸长率低这一关键技术瓶颈，将批量化316LN铠甲的低温断裂伸长率提高到了30%以上。建成了异型铠甲专用生产线，项目组经过大量的模拟金属变形流动试验，发展了热挤压与特殊模具成型冷拔相结合的变形工艺和高速喷流燃气加热热处理工艺，成功地解决了不锈钢铠甲截面差异化变形对性能不均的影响，产品截面性能均匀，同时解决了异型铠甲的截面不对称问题。异型铠甲经国外实验室检测，具有优异的低温疲劳性能，ITER国际组以此为基准，制定了极向场铠甲疲劳裂纹扩展速率（FCGR）接收规范。作为该项目的主要完成单位，主要对第2创新点作出了贡献。开发了6种不同的ITER用铠甲材料，除此之外，还为ITER内部线圈、意大利ITER导体项目、ITER磁化馈线系统、强磁场开发了满足低温性能要求的铠甲，实现了项目的技术推广应用。获得发明专利1项，近三年实现相关项目总产值约8500万元，销售利润1000多万元。宜春市龙腾机械电气有限公司2008年至今，宜春市龙腾机械电气有限公司与合肥物质科学研究院合作，自主发明专利技术-超导导体多次小压延量压延渐次成型缩径成型工艺，研制出ITER PF超导导体缩径成型机，可满足ITER项目热能核聚变装置磁体系统关键部件的极向场超导线（ITER PF导体）的高精度生产要求。填补了国内外空白。设备的研发、生产为国际热核聚变反应堆PF导体的制造找到了全新的突破，提升我国在热核聚变导体生产、研究及应用领域的生产能力和竞争力，为世界新能源的研究做出了重大的贡献，为ITER国际合作计划急需批量生产的PF（TF CC MB CB等）导体提供可靠的设备支持。 本单位对本项目的主要贡献如下：建成了PF（TF CC MB CB等）缩径成型机专用生产基地，完成了PF、TF、PF-A型、MB、CB缩径成型机研发