近日,国际热核聚变实验堆(ITER)项目传来关键进展,安装团队全力推进环向场线圈间连接作业,将18个环向场线圈逐步连接成统一力学整体,为装置实现稳定磁约束、保障聚变反应安全运行奠定坚实基础。
作为托卡马克装置的“磁约束核心”,18个环向场线圈承担着产生约束高温等离子体磁场的重要任务,其运行期间需承受数百兆牛量级的极端电磁载荷—相当于每个线圈要承载数万吨的力,这对线圈间连接的精度和强度提出了极致要求。ITER线圈间连接系统通过精密构件,将所有环向场线圈连成连续框架,可有效防止线圈位移,确保等离子体约束所需的磁场稳定性。
线圈连接共分三个独立区域,采用三类专用构件协同完成:装置内侧上下各两组内侧线圈间结构(IIS)、外侧上下两端的外侧线圈间结构(OIS),以及中部高度的两组中部外侧线圈间结构(IOIS),多点位连接全面保障整体结构强度,适配聚变运行中的复杂受力场景。
ITER磁体安装工程师克里斯泰勒·布瓦耶介绍,这是安装工作的关键一步,也极具复杂性。线圈间连接作业操作空间极度受限,安装公差要求严苛,必须与其他施工环节严格衔接。扇段模块均为超重构件,连接点位的匹配精度需控制在数毫米以内。
线圈间连接作业分两阶段有序实施:第一阶段完成扇段模块(含两个环向场线圈、真空室扇段、冷屏)内部的线圈连接;第二阶段将成型模块吊入托卡马克基坑后,完成相邻模块间线圈的对接。该基坑内安装阶段于2025年7月底正式启动,首个完成对接的是7号与6号扇段模块的环向场线圈,目前正推进5号与6号、7号与8号模块间的连接作业。
为确保连接结构可抵御极端载荷,不同线圈间结构采用差异化精密工艺:中部外侧线圈间结构通过精密钻孔连接板、高承载力螺柱及300公斤重销钉紧固;外侧线圈间结构则插入垫片实现绝缘,再用超级螺栓(单颗重达26公斤)等多重螺栓固定。
按照规划,所有线圈间连接工作须在2026年春季4号扇段模块吊入前完成,以避免4号模块就位时的重量导致已安装模块位移,影响连接精度。待18个环向场线圈全部连接完成后,预紧环将安装在线圈间连接结构上下两端,为磁体整体结构提供额外稳定性保障。