1. RXC采购包简介

ITER 径向X射线相机（RXC）采购包由中科院等离子体物理研究所（ASIPP）与中国国际核聚变能源计划执行中心（ITER中心）于2013年12月17日签订，旨在第12号赤道面窗口安装一套RXC系统，高时空分辨地测量完整极向剖面的X射线辐射及其分布，并提供数据分析方法。

国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER）计划是目前全球规模最大，影响最深远的国际大科学工程合作项目之一。2006年11月，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等七方正式签署ITER计划国际合作协定，旨在验证聚变反应堆系统的工程可行性。

RXC采购包是在我方参与下由IO负责概念设计，之后的初步设计、最终设计和加工制造由中方完成。项目涉及到中子屏蔽、高真空、核安全、高精度准直、高温冷却、多种接口、电磁兼容、nA量级微弱信号放大等一系列技术难题。尤其是涉核重要保护部件（PIC部件），对于资质和认证的要求很高。相机设计的多个关键组件均需符合ITER较高等级的真空、安全、质保等方面要求。项目的目标是提供一个能够满足功能要求的RXC诊断系统，用于诊断ITER等离子体中的磁流体不稳定性（MHD）、锯齿、破裂前兆、边界局域模（ELM）等，并向IO证明该系统满足相关测量要求和验收标准。

图1：窗口插件上的相机总体机械结构

2. 总体进度

RXC采购包于2012年2月在IO完成概念设计评审（CDR）,2017年4月成功通过初步设计评审（PDR），成为ITER诊断首批完成PDR的采购包，2019年6月顺利举办了最终设计评审（FDR），目前处于FDR后的评审意见处理阶段，主要工作包括解决整改意见（chits），完善FDR文档等，并为进入后续的制造研究、生产、出厂测试等做准备。

图2：初步评审会现场

图3：最终设计评审现场

3. 近期技术进展

1） 基于mPCR、Interface Sheet、模块化诊断屏蔽模块（DSM）和先进探测器，详细设计了内部相机结构、电和气的管路及接口、安装和维护流程，目前已冻结了窗口插件内的接口。

2） 优化了外部相机壳体和内部结构、窗口法兰上的支撑结构，通过了各种负荷分析；初步研究了光学准直部件精密加工工艺、安全重要部件焊接和检验工艺，通过了可制造性分析。

3） 优化了高集成度放大器和抗干扰机箱的设计、以及相应的维护设计，降低了信号之间的串扰，简化了ITER现场核环境下的维护，并进行了温度、磁场等环境测试和EAST上的集成测试，验证了设计。

4） 设计了外部相机结构和电子学的水冷系统，并进行了模拟件的烘烤和冷却实验，验证了冷却方案的可行性。实验结果表明，在窗口250℃烘烤的情况下，所有探测器的温度都可冷却至20℃以下。

5） 初步研制了先进探测器（低压电离室），并在X射线装置上进行了测试，响应率的实验结果与理论值符合得较好。

图4：相机负荷分析

图5：冷却效果测试

图6：先进探测器测试

4.  下一步工作计划

1）RXC后续阶段的任务是，在解决特种焊接（如铍窗）、高温环境下的探测器冷却、特殊形状核屏蔽材料（碳化硼）加工、核环境下高真空电和气馈通、抗辐射电子学等关键技术的同时，严格执行ITER技术和质量标准，制造和交付符合ITER要求的诊断系统。

2）2022年10月，相机的机械部分交付集成方做集成测试，并在2023年底运往ITER做窗口环境模拟测试、安装后的试运行等。

3）2022年7月，相机的采集与控制部分交付ITER做诊断大厅内的安装、集成测试和试运行。

4）2023年11月，相机的电子学部分交付ITER做安装、集成测试和试运行。

5）同时，我方还参与了用于ITER核运行阶段的先进（抗辐射）X射线探测器的研制工作，在R&D方面取得了显著的进展，后续将继续参与该探测器的概念设计、初步设计、最终设计、制造和测试等方面的工作，预计将在2026年之前研制成功一款符合ITER核运行要求和质量标准的先进探测器。