近日,位于法国南部卡达拉什正在建造的国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目在关键部件安装方面取得重要进展,24台回旋加速器中的首台已安装完成,同时通用原子公司也完成了ITER装置六个中央螺线管模块的安装。
(图片:ITER组织)
回旋加速器作为ITER辅助加热系统的关键部件,因其在启动等离子体脉冲方面的作用被称为“等离子体启动器”,还能高效产生与等离子体中电子谐振频率(170 GHz)相匹配的高频波,故而被称作“波发生器”。它通过电子回旋共振加热(ECRH)加热等离子体中的电子,电子随后将能量传递给离子。
ITER最初基准计划建造24台回旋管装置,由日本、俄罗斯、欧洲、印度分别承担8台、8台、6台、2台。首批来自日本和俄罗斯的16台装置已通过工厂验收测试并交付ITER,各团队将陆续把它们安装在射频大楼的“回旋管地板”上。此次由日本国内机构采购的首台2.7米高的ITER回旋加速器已安装完毕,连接电源后预计本月晚些时候开始调试,调试亮点之一将是产生第一批射频波。
ITER是一个重要的国际项目,旨在建造托卡马克聚变装置,证明聚变作为大规模无碳能源的可行性。其目标是以500兆瓦功率运行至少400秒,等离子体加热功率输入50兆瓦,运行中预计额外输入300兆瓦电力,且该项目本身不发电。35个国家合作建造ITER,欧盟承担近一半建设成本,中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国承担剩余成本。项目于2010年开工,原定2018年首次产生等离子体,2016年推迟至2025年,去年6月又公布修订计划,将“实现科学技术上稳健的初始阶段运行,包括2035年实现氘 - 氘聚变运行,随后实现全磁能和等离子体电流运行”。新基线要求更强大的无线电波等离子体加热,因此修改了回旋加速器采购计划和射频大楼建设计划,运行初期需48台回旋加速器,氘氚等离子体运行第一阶段(DT - 1)还需另外24台,需额外采购并建造附属建筑和独立建筑。
在中央螺线管模块方面,通用原子公司成功完成安装。ITER的中央螺线管将产生等离子体的大部分磁通量,启动并维持初始等离子体电流。该磁体由六个独立模块组成,每个重量超过27万磅(122.5吨),制造耗时超两年,测试后运往法国堆叠成超18米高、4.25米宽、重量超过1000吨的巨型系统。这个为期15年的模块生产项目在加利福尼亚州波威市的通用原子公司磁体技术中心完成。通用原子能集团磁聚变能源副总裁韦恩·所罗门表示,作为首家承担建造如此规模聚变磁体挑战的私营公司,通用原子公司很自豪能在开发实现聚变能源所需技术方面处于领先地位。