美國(guó)有 8 家公司為該支撐結(jié)構(gòu)制造了組件，其中包括賓夕法尼亞州的 Superbolt 公司，該公司的技術(shù)是支撐結(jié)構(gòu)抵御極端力量的關(guān)鍵。圖片來(lái)源：Superbolt
ITER項(xiàng)目目前正在法國(guó)進(jìn)行組裝，是一個(gè)國(guó)際性的合作項(xiàng)目，旨在發(fā)電廠相關(guān)規(guī)模上展示持續(xù)數(shù)百秒的聚變電源的生產(chǎn)和控制。此次部件交付的里程碑，是美國(guó)ITER工作人員和美國(guó)供應(yīng)商十多年辛勤工作的結(jié)晶。參與制造的供應(yīng)商包括康涅狄格州的Kamatics、印第安納州的Major Tool & Machine、紐約州的Keller Technology、賓夕法尼亞州的Hamill Manufacturing、Precision Custom Components和Superbolt、猶他州的Petersen以及弗吉尼亞州的Robatel Technologies。
自2016年加入美國(guó)ITER項(xiàng)目的ORNL高級(jí)項(xiàng)目工程師David Vandergriff表示：“設(shè)計(jì)和制造首創(chuàng)的超導(dǎo)中央螺線管是一項(xiàng)重大的工程挑戰(zhàn)。但如果沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)，這種磁體就無(wú)法為ITER發(fā)揮作用。”
中央螺線管的支撐結(jié)構(gòu)可以被描述為一個(gè)外骨骼或籠子，它圍繞著ITER機(jī)器中心的中央螺線管。中央螺線管由六個(gè)單獨(dú)的磁鐵模塊堆疊而成，每個(gè)模塊重121噸，負(fù)責(zé)感應(yīng)啟動(dòng)等離子體、產(chǎn)生等離子體電流并在燃燒期間維持該電流所需的大部分磁通量變化。
美國(guó)ITER工程技術(shù)總監(jiān)Kevin Freudenberg介紹說(shuō)：“該結(jié)構(gòu)的首要作用是將六個(gè)中央螺線管模塊固定在位，誤差嚴(yán)格控制在毫米級(jí)別。而在運(yùn)行過(guò)程中，模塊堆棧上產(chǎn)生的垂直力高達(dá)60兆牛頓，是航天火箭發(fā)射時(shí)力的兩倍多。”
為了實(shí)現(xiàn)能夠承受中央螺線管產(chǎn)生的極端力量的結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)克服了許多挑戰(zhàn)。其中之一是開(kāi)發(fā)27個(gè)連接器，稱為連接板，它們構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)的垂直桿。連接板將螺線管基礎(chǔ)平臺(tái)上的下部鍵塊連接到結(jié)構(gòu)頂部的上部鍵塊，形成一個(gè)圍繞中央螺線管的籠子。
Freudenberg表示：“當(dāng)我們開(kāi)始最初的設(shè)計(jì)工作時(shí)，非常擔(dān)心能否將每個(gè)墊板做成一個(gè)整體。這些部件長(zhǎng)達(dá)50英尺，必須非常直，且符合嚴(yán)格的公差。我們與鍛造車間和專業(yè)工程公司合作，將最初的兩件式概念設(shè)計(jì)改為單件式，最終實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。”
另一個(gè)挑戰(zhàn)是將結(jié)構(gòu)部件充分固定在一起，以承受中央螺線管產(chǎn)生的極端力量。為此，團(tuán)隊(duì)向一家開(kāi)發(fā)了Superbolt®技術(shù)的美國(guó)公司求助，成功解決了這一問(wèn)題。
目前，四個(gè)中央螺線管模塊已安裝到位，最后兩個(gè)模塊預(yù)計(jì)將于今年堆疊完成。研究團(tuán)隊(duì)期待著在法國(guó)南部的ITER現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行支撐籠的下一階段建造。
Freudenberg說(shuō)：“對(duì)于團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，真正的回報(bào)是親眼見(jiàn)證整個(gè)結(jié)構(gòu)圍繞中央螺線管組裝起來(lái)，見(jiàn)證他們十多年的辛勤工作取得成果，并知道我們距離ITER運(yùn)行又近了一步。”
