7 號真空容器模塊正在準備維修隔熱罩部分和真空容器現(xiàn)場接頭(圖片來源：ITER)
ITER 總干事彼得羅·巴拉巴西奇 (Pietro Barabaschi) 表示，面臨的挑戰(zhàn)對于許多開創(chuàng)性的企業(yè)來說是常見的，他告訴 ITER 的內(nèi)部雜志Newsline：“這里沒有丑聞。這樣的事情發(fā)生了，我看到了很多問題的那種，而且更糟。”
什么是國際熱核實驗堆?
ITER 是在法國 Cadarache 建造托卡馬克聚變裝置的重大國際項目，旨在證明聚變作為大規(guī)模無碳能源的可行性。ITER 的目標是以 500 MW(至少連續(xù) 400 秒)運行，輸入 50 MW 等離子加熱功率。看來運行中可能需要額外的 300 MWe 電力輸入。ITER 不會發(fā)電。
35 個國家正在合作建設(shè) ITER - 歐盟貢獻了近一半的建設(shè)成本，而其他六個成員(中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國)對其余部分的貢獻相同. 建設(shè)于 2010 年開始，ITER 委員會于 2016 年將最初的 2018 年首次等離子體目標日期推遲到 2025 年。
這會延遲ITER時間線嗎?
目前 ITER 的時間表是 2025 年首次等離子體，2035 年開始氘-氚運行。但正如世界核新聞此前報道的那樣， 該時間表已經(jīng)定于今年進行修訂，缺陷和修復的標識要求增加現(xiàn)有的延遲壓力，部分原因歸咎于 COVID-19。
工人們檢查真空容器隔熱罩表面的冷卻管(圖片來源：ITER)
修復的持續(xù)時間和成本尚無法估計，巴拉巴斯奇說：“需要大量時間，而且時間總是要花錢的。但我們可以利用目前的情況重新組織和增加運營階段的實驗內(nèi)容并以最短的延遲達到全功率運行，這是我們真正和最終的目標。”
有什么缺陷?
真空容器隔熱板厚約 20 毫米，有助于隔離在 4K 或負 269°C 下運行的超導磁體系統(tǒng)。ITER 表示隔熱板的問題“是‘應力腐蝕開裂’之一，它影響焊接到部件表面的冷卻管。在制造過程中，氯殘留物被困在焊縫附近的小孔中，導致裂縫深達 2.2 毫米。在三個尚未安裝的真空容器熱屏蔽板上發(fā)現(xiàn)了問題。(九個真空容器扇區(qū)中的每一個都有兩個外側(cè)面板和一個內(nèi)側(cè)面板，或總共 27 個面板)”。“當你發(fā)現(xiàn)三個裂縫實例時，這是一個紅色警報，因為可能有數(shù)百個位置可能會出現(xiàn)裂縫，”Barabaschi 說。
另一個問題涉及“在已經(jīng)交付的三個真空容器部分中發(fā)現(xiàn)的尺寸不合格”。這些真空容器扇區(qū)與空中客車 380 一樣重，高度相當于一棟五層樓。D形真空容器扇區(qū)由四段焊接而成，因此需要非常精確的尺寸，正是在焊接過程中，“扇區(qū)外殼的不同位置出現(xiàn)了標稱尺寸偏差”。
隔熱罩的修復方法是什么?
決定拆除并更換隔熱板的所有冷卻管，總長約 23 公里。工作正在繼續(xù)回答拆除管道是否“會改變面板的尺寸、剛度或它們?nèi)菁{一組新管道的能力”的問題。ITER 托卡馬克組裝專家 Brian Macklin 說，管道和連接過程的解決方案包括使用更耐腐蝕的不同鋼配方。“為了將管道連接到面板，我們考慮使用夾具而不是焊接，但得出的結(jié)論是焊接仍然是最好的，前提是我們使用較低能量的工藝和略有不同的焊絲。”
正在檢查拆除冷卻管對隔熱板的影響(圖片來源：ITER)
一旦通過招標選定了工業(yè)合作伙伴——目標日期是 3 月底——將討論維修地點——現(xiàn)場還是其他地方。一些面板可能還需要重新制造。工作假設(shè)是這個問題可能是系統(tǒng)性的，也可能影響已經(jīng)安裝在裝配坑中的下部低溫恒溫器隔熱罩。由于很難將其抬出，因此決定將原來的冷卻網(wǎng)絡(luò)留在原地，斷開連接并連接一套新的管道來替換它。
真空容器行業(yè)的解決方案是什么?
為確保巨型真空容器扇區(qū)裝配在一起，“必須填平山谷，削平山丘，以將幾何形狀恢復到標稱值，并恢復將扇區(qū)焊接在一起的能力”。麥克林告訴新聞專線：“機械加工是最好的，沉積金屬的風險更大一些。我們需要結(jié)合這兩種選擇。” 僅 6 號扇區(qū)就需要大約 73 公斤的填充材料，該扇區(qū)已經(jīng)安裝在裝配坑中，7 號扇區(qū)需要 100 公斤，8 號扇區(qū)需要 400 公斤。
法國核監(jiān)管機構(gòu) Autorité de Sûreté Nucléaire 參與了維修方案的討論。ITER 表示，“沉積材料將通過射線照相或超聲波檢測進行 100% 的無損檢測”。它補充說，“我們正在制定一個非常積極的時間表，對制造商提供的‘試片’進行熔融金屬沉積測試，在我們的工業(yè)合作伙伴 ENSA 進行焊接模擬，當然還要選擇承包商，以便一切準備就緒六月去”。
