选定捷克HELCZA设施,F4E即将测试ITER偏滤器内垂直靶板原型件

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8月5日,Fusion for Energy(F4E)宣布将会在夏季之后利用位于捷克的HELCZA测试ITER偏滤器的内垂直靶板原型件。

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一、HELCZA设施定位

ITER真空室内部的

第一壁(First Wall)

偏滤器(Divertor)

是整个装置中

最严苛的工作部件

。它们直接承受来自聚变等离子体的

高热流(峰值可达10–20MW/m²,这一数值远超航天器再入大气层的热负荷)

、高能中子辐照、电磁力及化学侵蚀等极端工况。因此,在实际安装到ITER装置之前,这些部件必须通过严格的

工程级原型测试

,确保其制造工艺、材料性能和冷却系统能够满足长期运行要求。

基于此,F4E在捷克共和国建造了HELCZA(High Energy Load CZech Assembly)这一高热通量测试设施,这也是目前全球范围内为数不多的能够精准模拟ITER级强热流的设施

。HELCZA的核心子系统包括

真空室、电子束枪、真空与冷却系统

,以及监测面板行为的先进诊断系统。

二、过往测试经验

欧洲负责制造ITER约半数(215块)第一壁板,HELCZA为其提供了本土化测试能力。2021-2024年间,HELCZA完成了3个全尺寸原型及2个部分尺寸原型的测试(这些原型分别由不同欧洲供应商制造)。测试中,覆盖铍的第一壁板被置于真空室,接受加速电子束轰击,在2MW功率下完成了9000次循环考验。

“长期测试对验证材料、接头及冷却系统性能至关重要。”F4E技术官员Robin Shuff表示,HELCZA团队的专业能力不仅帮助欧洲验证了部分制造方法,更发现了可优化之处,“尽管材料有调整,但这些经验显著增强了我们对批量生产的信心。”

现如今,HELCZA将目标转向ITER另一关键组件——内垂直靶板(Inner Vertical Target),它是偏滤器的核心部分。而为了适配新部件的测试,团队用6个月时间完成HELCZA设施清理以清除有毒残留物,同时F4E、CVŘ与ITER 组织联合制定测试规范、改造设备。

“不到一年时间,我们完成了HELCZA的去污清理,并使其具备测试以钨为屏蔽材料的内垂直靶板的资质。”F4E技术官员José Luis Capón介绍,测试将于夏季后启动,先对来自Research Instruments(RI)的原型件进行验证,随后测试Alsymex的原型件,“这是供应商推进批量生产的关键一步。”

三、各方评价

“HELCZA是一个卓越的设施:它配备了最先进的设备,如先进的远程控制系统和诊断设备,由能够解决任何技术问题的专业人员操作,” F4E的堆内项目经理Pierre Gavila表示。该测试平台是专为ITER建造的,但其价值可以超越这一项目。

“高热通量测试设施是鉴定聚变反应堆面向等离子体的部件(PFC)不可或缺的资产。HELCZA将继续帮助ITER,并在未来的DEMO中通过测试他们的一些大型钨组件,“HELCZA CVŘ团队负责人Richard Jílek解释道。“我们还可以为聚变以外的其他领域做出贡献,例如航空航天工业,以及一般来说,为先进材料的开发做出贡献,”他补充道。

参考资料:

  • https://fusionforenergy.europa.eu/news/helcza-test-iter-first-wall-divertor-components/