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在法国卡达拉什的国际热核聚变实验反应堆(ITER)建设现场,世界上最大的聚变项目的真空容器扇区已完成交付。
由现代重工在其位于蔚山的大型船厂制造的九个真空容器扇区中的四个,已成功运送至建设现场。
真空容器将通过为等离子体提供高真空环境来提高辐射屏蔽和等离子体稳定性,聚变反应将在该容器内进行,同时还将提供远程处理的通道。
最初韩国被分配了两个ITER真空容器扇区,但在2016年增加了两个,责任增至四个。
精密焊接的卓越工艺
ITER真空容器在核聚变中起着至关重要的作用,它创造了维持超高温等离子体所需的高真空环境。
这一重达5000吨的巨大结构由九个扇区组成,具有44个用于诊断、远程处理、加热和加注等关键功能的端口。
真空容器内部容量为1400立方米,为推进聚变研究提供了独特的实验场所。
ITER真空容器扇区的完成组装。
每个扇区由四个部分构成,组装过程涉及超过1英里(1.6公里)的精密焊接。
在确保内部组件的正确整合时,保持几毫米的公差是至关重要的,这反映了这类复杂结构所需的先进制造和工程技术。
其双层钢壁配备了循环冷却水,以有效散热。
容器内部通过活跃冷却的单元模块提供对聚变反应所产生的高能中子的屏蔽。
一些模块还将支持未来的研究,以测试氚增殖概念的材料,这是维持聚变能量至关重要的一步。
根据国家科学技术研究委员会的说法,通过在高能状态下促进等离子体限制,ITER真空容器代表了聚变技术的里程碑成就,推动了可持续能源发展的边界。
热屏蔽的突破
第一个ITER真空容器扇区于2020年8月交付给ITER,此前它于2020年4月下线。
最后一个扇区于2024年8月24日启航,在绕过非洲南端好望角之后,继续北上经直布罗陀海峡驶入地中海。
第一批四个巨大组成部分的工作于2012年10月开始。
采用高压水jet切割技术对两块厚达60毫米的六米钢板进行成形,
成形后的钢板经过热处理以释放内部金属张力,随后进行机械加工、焊接、钻孔(每个孔需花费11小时),最最终组装和焊接组成真空容器扇区的四个部分和一组端口。
ITER指出,在真空容器和低温冷却罩之间放置了两层热屏蔽,以减少来自温暖部件向在4.5K下运行的部件(如磁体)的热传递。
这种布局将热负荷降低了两个数量级,确保制冷厂能够以实用容量管理剩余热量。