“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)西南物理研究聚變科學(xué)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(zé)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)容量最大的立式六項脈沖發(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(xué)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近堆芯級參數(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。