正在努力解決在法國組裝 ITER 聚變反應堆期間在兩個關鍵托卡馬克部件中發現的缺陷。ITER 總干事 Pietro Barabaschi 最近在接受法新社采訪時表示,這些問題將導致該項目的更多延誤。ITER 之前的目標是到 2025 年制造等離子體,但巴拉巴斯基表示必須推遲。這兩個問題是要為安裝的 19 x 11 米腔室焊接在一起的塊的接頭尺寸不正確。第二個是隔熱罩中的腐蝕痕跡。然而,他指出,此類挑戰對于每一個涉及首創組件的工業企業來說都是常見的。“這里沒有丑聞,”他指出。“這樣的事情發生了。我見過很多這樣的問題,甚至更糟。”
目前,在法國南部 Saint-Paul-les-Durance 的一個巨大塑料帳篷下的低溫恒溫器車間里,身穿防護服的工人們正在清潔一塊隔熱板的表面,該隔熱板的冷卻管已被剝離,最后一塊去除焊縫痕跡。在組裝大廳,其他工人正在組裝用于支撐 440 噸真空容器扇區的平臺,這是在安裝垂直工具之前的準備階段。這些活動是為托卡馬克的隔熱板和真空容器部門定義維修策略的計劃的一部分。
ITER 表示,經過數月的討論、測試和分析,將拆除并更換沿著真空容器隔熱罩表面放置的冷卻管,現在正在對要執行的維修進行清晰的了解。在這兩個組件中發現的缺陷將得到修復。“內部和外部專家已經確定了原因并探索了不同的修復方案和策略。盡管細節仍有待與將被選中執行維修的承包商一起制定,但現在已經出現了清晰的畫面。”
隔熱板的問題是影響焊接到部件表面的冷卻管的“應力腐蝕開裂”之一。在制造過程中,氯殘留物被困在焊縫附近的小孔中,導致裂紋深達 2.2 毫米。該問題是在三個尚未安裝的真空容器隔熱板上發現的。
決定從面板上拆除并更換所有 23 公里的冷卻管,并選擇一種可以排除應力腐蝕開裂風險的解決方案。然而,這提出了拆除管道是否會改變面板的尺寸、剛度或它們容納一組新管道的能力的問題?,F在正在對此進行調查。
至于管道及其連接過程,已經探索了不同的解決方案。“我們研究了很多不同的選擇,”ITER 托卡馬克組裝專家 Brian Macklin 解釋說。“在管道制造中,我們將使用不同的鋼材配方——更耐腐蝕。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。”
正在拆卸安裝在雙扇區子裝配工具 (SSAT-1) 之一中的 1 號真空容器模塊 (7),以便為熱屏蔽段和真空容器現場接頭的維修做準備。環形勵磁線圈已從預裝件中取出,到 4 月,所有隔熱罩部分都將被拆除,以便進行維修。同時,8 號真空容器區將從垂直工裝中取出,并移動到另一座建筑物,以便在水平位置進行維修。最后,6 號真空容器模塊將于 5 月底/6 月初吊出托卡馬克坑,安裝在空出的 SSAT-2 上。
“我們希望在 2 月的第一周啟動招標,并在 3 月底之前找到承包商,按照我們的標準,這已經非??炝?,”Macklin 說。與選定的工業合作伙伴的討論將確定組件是在現場還是在外部設施中維修。根據 Barabaschi 的說法,“少數”面板也很有可能被重新制造。“這個選項實際上可能比修理它們更便宜,”他指出,“無論如何我更愿意有一些備件。”
ITER 管理層假設冷卻管中的裂紋問題可能是系統性的,影響所有隔熱罩組件——包括已經安裝的下部低溫恒溫器隔熱罩。由于很難將組件抬出裝配坑擁擠的環境,因此決定將原來的冷卻網絡留在原地,斷開連接,并連接一套新的管道來代替它。
另一個組件問題涉及在已經交付的三個真空容器部分中發現的尺寸不合格。(這些部分中的一個構成了“模塊”的核心,它已經在裝配坑中就位。)巨大的 D 形真空容器部分由四個部分焊接在一起形成。正是在焊接過程中,扇形外殼上的不同位置出現了與標稱尺寸的偏差。這些偏差比規定的限制更重要,并且修改了將在托卡馬克坑中將扇區焊接在一起的現場接頭的幾何形狀,從而影響了定制自動化焊接工具的訪問和操作。
示意性地,必須填充山谷并且必須剃掉山丘以將幾何形狀恢復到標稱并恢復將扇區焊接在一起的能力。“機加工是最好的;沉積金屬的風險更大一些,”麥克林說。“我們需要結合這兩種選擇,我們正在盡可能地定制解決方案。只有在構建過程完全合格后才會開始維修。” 6 號扇區(已安裝在裝配坑中)預計填充材料的數量約為 73 公斤,1 號扇區 (7) 為 100 公斤,8 號扇區為 400 公斤,這是三個扇區中受影響最嚴重的扇區。
鑒于真空容器作為 ITER 裝置的第一道核安全屏障的重要性,一家經批準的公告機構代表法國核監管機構 ASN (Autorité de sûreté nucléaire) 密切參與了維修方案的技術討論。焊接沉積過程目前正在進行鑒定,沉積材料將通過射線照相或超聲波檢測進行 100% 無損檢測。
目前無法準確估計維修的持續時間和費用。“需要大量時間,而時間總是要花錢的,”Barabaschi 說。“但我們可以利用目前的情況,重新組織和增加運行階段的實驗內容,并以最小的延遲達到全功率運行——我們真正和最終的目標。”
俄羅斯 ITER 中心私人機構(Rosatom 的一部分)主任 Anatoly Krasilnikov 表示,沒有必要夸大這種情況。“對于如此大而獨特的物體來說,這是正常的。以前出現過技術困難。” 他補充說,ITER 理事會將就日程安排做出關鍵決定,該理事會每年舉行兩次會議,并指出情況最終要到 2023 年底或 2024 年才能明朗化。