A empresa chinesa de fusão por stellarator Weilan Xingchen iniciou o primeiro teste da primeira plataforma de testes criogênicos de ímãs de stellarator da China.

De acordo com pt.wedoany.com-Recentemente, a empresa chinesa de fusão por stellarator Weilan Xingchen concluiu a construção da primeira plataforma integrada de testes criogênicos de ímãs de stellarator da China, e o primeiro ciclo de testes de ímãs já foi iniciado. O especialista em avaliação de sistemas criogênicos Qiu Lilong declarou que, desde o projeto autônomo e a integração de sistemas até o fornecimento de componentes nacionalizados, a Weilan Xingchen levou apenas três meses e meio para integrar vácuo, criogenia, alimentação elétrica, medição e proteção em uma única plataforma integrada de testes. A plataforma de testes demonstra plenamente o nível destacado da equipe em capacidade de pesquisa científica, capacidade de engenharia e capacidade de gestão de projetos.

O sistema criogênico, como base para a operação estável do stellarator, tem como aspectos cruciais o grau de vácuo, a vedação e a capacidade de refrigeração. Diferentemente do modelo convencional de P&D em ritmo padronizado, a Weilan Xingchen sempre manteve uma postura pragmática e proativa diante dos desafios, com plantões noturnos e trabalho em horários alternados, investigando ponto a ponto os riscos e calibrando item por item os parâmetros, estabelecendo com rigorosos padrões de processo a base prévia para cada teste criogênico de bobina. Na fronteira da fusão nuclear controlada, a velocidade sempre vem do trabalho concreto.

Em ambiente criogênico, os ímãs precisam passar por processos como resfriamento, condução de corrente e ciclos eletromagnéticos, e seu desempenho de condução de corrente, variação de temperatura e resposta estrutural precisam ser verificados item por item por meio de ensaios. Após a fabricação, os ímãs supercondutores ainda precisam passar por uma série de testes antes de entrar na etapa de integração no dispositivo. O teste com nitrogênio líquido a 77 K é usado principalmente para triagem preliminar de desempenho e validação de processo, enquanto os testes criogênicos com hélio frio e condução térmica realizados próximos à temperatura real de operação verificarão de forma mais aprofundada o desempenho real do ímã sob condições de baixa temperatura e alta corrente, sendo uma etapa importante de controle de qualidade antes da entrega do ímã.

A plataforma integrada de testes criogênicos de ímãs construída pela Weilan Xingchen é voltada para a faixa de temperatura de 10 K a 20 K, com dois criostatos, um grande e um pequeno, acompanhados de sistemas de hélio criogênico, alimentação elétrica de ímãs, medição de desempenho e proteção operacional. A plataforma pode cobrir etapas-chave do ímã, desde o resfriamento e a condução de corrente até testes de campo magnético de fundo, permitindo que a equipe verifique sistematicamente o desempenho do ímã em condições próximas às de operação real. Após sua conclusão, a plataforma dará suporte aos testes de bobinas em lote do primeiro stellarator supercondutor de alta temperatura da empresa, tornando mais estreita a conexão entre fabricação de ímãs, testes criogênicos e montagem do equipamento completo.

Diante de ímãs de diferentes dimensões, estruturas e lotes de teste, a plataforma concilia tanto o estabelecimento do ambiente criogênico quanto a configuração flexível das condições de teste. O criostato grande tem 3 metros de diâmetro e 4,2 metros de comprimento, podendo atender simultaneamente às necessidades de testes criogênicos de ímãs de grande porte e bobinas pequenas; o criostato pequeno tem 2,2 metros de diâmetro e 3,2 metros de comprimento, sendo adequado para bobinas modulares de diferentes especificações. Os dois criostatos podem operar de forma independente ou realizar testes simultaneamente, facilitando que a equipe organize flexivelmente as tarefas de teste de acordo com o tipo de ímã e o lote de fabricação.

Para manter um estado estável na faixa de temperatura de 10 K a 20 K, o sistema precisa tanto reduzir a entrada de calor externo quanto remover prontamente o calor gerado quando o ímã é energizado. O interior do criostato adota uma estrutura que combina vácuo, isolamento multicamadas, escudo térmico de nitrogênio líquido e resfriamento com hélio criogênico: o ambiente de vácuo reduz a transferência de calor por gás, o isolamento multicamadas e o escudo térmico de nitrogênio líquido reduzem a fuga de calor por radiação do exterior para a região criogênica, enquanto os tubos de hélio de 10 K a 20 K fornecem capacidade de refrigeração para o resfriamento do ímã. A plataforma utiliza como fonte fria um sistema de refrigeração de hélio com capacidade de refrigeração de 500 watts, acompanhado de estação de compressores de hélio, purificação e remoção de óleo, caixa fria, sistema de nitrogênio líquido e sistema de armazenamento e purificação de hélio, realizando a compressão, purificação, refrigeração por expansão e reciclagem do hélio. Durante os testes do ímã, a pressão absoluta na entrada do circuito de hélio pode ser ajustada entre 2 e 10 bar, para se adaptar às diferentes condições de resfriamento dos ímãs.

Após o estabelecimento do ambiente criogênico, a plataforma ainda precisa completar a alimentação elétrica do ímã, a medição de estado e a proteção operacional para formar condições completas de teste. Durante o teste, a plataforma monitora a velocidade de resfriamento, o gradiente de temperatura e o aumento local de temperatura por meio de diodos de silício e termômetros Cernox, captura pequenas tensões nas extremidades das bobinas e das junções com nanovoltímetros e, com o auxílio de sensores Hall, extensômetros de tensão-deformação e sensores de pressão e vazão, registra simultaneamente o campo magnético, a resposta estrutural e o estado de fornecimento de hélio gasoso frio. Esses sinais complexos são finalmente reunidos em um mesmo sistema de medição e controle por meio de placas de aquisição, permitindo exibição em tempo real, armazenamento e análise correlacionada, e, em caso de tensão anômala ou aumento local de temperatura, as funções de alarme e proteção contra quench intervêm prontamente.

Em comparação com os ciclos de projeto e entrada em operação, medidos em anos, das plataformas criogênicas do mesmo setor, a Weilan Xingchen concluiu a construção da plataforma em apenas três meses e meio, alcançando um avanço extraordinário. Por trás dessa velocidade está o espírito da equipe de se impor pressão de forma proativa, enfrentar os desafios com antecedência e cumprir rigorosamente os marcos do cronograma, bem como o domínio unificado da equipe sobre o plano geral, as interfaces dos sistemas e o processo de implementação. Desde o início da concepção do plano criogênico em junho, passando pela conclusão do projeto geral do sistema no final de junho, pelo avanço das compras em julho, pela conclusão da instalação e integração em agosto e pela conclusão da plataforma em setembro, a equipe coordenou rapidamente entre projeto, fabricação, entrega e integração no local dos equipamentos, promovendo a integração de sistemas multidisciplinares conforme o planejado.

Voltada para o objetivo de construir o primeiro stellarator supercondutor de alta temperatura do mundo, a equipe mantém a linha de base com profissionalismo e avança na implementação com trabalho concreto. Atualmente, o primeiro ciclo de testes da plataforma já foi iniciado em torno de conteúdos como desempenho de resfriamento, resistência das junções, operação na corrente-alvo e ciclos eletromagnéticos. Sob a coordenação de sistemas complexos e requisitos rigorosos de teste, a equipe insiste em controlar profissionalmente as etapas-chave, acumulando continuamente dados verificáveis e experiência de engenharia, consolidando, a cada teste e feedback, capacidades fundamentais mais sólidas para a construção do stellarator completo.