ITER微波大动脉启程：美国170GHz传输线交付

近期，美国能源部直属的US ITER项目办公室宣布，首批电子回旋加热（ECH）传输线组件已在田纳西州橡树岭ARMEC Corp.完成出厂验收，正式装船发往法国ITER工地。这批尖端硬件，将担负起把170GHz、兆瓦级微波能量从回旋管源高效输送至托卡马克端口塞的重任，为等离子体启动和实时控温提供“遥控器”。

一、ECH是什么

电子回旋加热（ECH）利用电子在磁场中的天然回旋频率（f=28GHz·B(T)）实现“点对点”能量耦合。ITER选用170GHz，让微波由回旋管产生，经高真空波导传输，由可转向反射镜注入等离子体，电子吸收后温度瞬间升至数keV，再通过碰撞把能量传给离子，实现局部升温、电流驱动或抑制磁流体不稳定性——被公认为“最可控、最局域”的辅助加热手段之一。

二、加热传输线系统速览

这次交付的整套传输线由10大核心部件组成：波导、开关、弯头、耦合器、波纹管、抽气口、膨胀节、直流阻断器、偏振器、适配器——这些都由美国制造，研发、设计、制造、测试。小到一颗螺栓，大到6米长的铝波导，都在美国本土完成。

美国提供的这项技术是更广泛的电子回旋共振加热系统的一部分，该系统利用独特的功率、脉冲长度和微波频率范围，提供高强度微波辐射束，从而帮助启动和控制等离子体。该系统设计和采购的一大挑战在于确保沿传输线长度方向的功率损耗或微波模式变化降至最低。

随着本月系统的两个组件，即由田纳西州橡树岭的 ARMEC 公司制造的弯管和膨胀节，正在运往 ITER 现场，美国 ITER 电子回旋加速器团队取得了里程碑式的进展。

三、产业外溢效应显现

-私营企业的合作：

美国ITER等离子体加热系统团队经理Ben Hardy表示，与私营企业的合作让美国形成了世界领先的精密制造能力，为蓬勃发展的聚变生态系统奠定基础，“集成聚变系统需要易于制造的高性能加热技术解决方案，才能在商业聚变能源的竞争中保持优势”。

“经过设计和原型制作，我们终于证明了美国有能力制造ITER的电子回旋加速器系统，这是我们团队迄今为止所有努力的成果。我们与私营企业建立了合作关系，克服了技术挑战，现在正将首批部件运往ITER现场。”Hardy表示，这对美国私营聚变产业的影响非常显著。

-产业链成熟，成本降低：

来自美国各地的行业专家已参与原型制造、专用材料供应，以及零部件的生产工作。Greg Hanson，资深物理学家，参与美国ITER项目已有14年。他表示：“与我们合作的制造商在开发聚变能源部件方面积累了宝贵经验，这些部件多为首创，具有极高的公差要求和特殊材料需求。”

例如，设计带有内部波纹的真空铝波导，每条线路可传输1.2兆瓦的功率，同时将平均每条线路140米的传输损耗降至10%或更低。其他工程挑战包括对斜接弯头所需反射镜的认证，以及对铜铬锆等特殊材料进行精密焊接。

除了波导管和斜接弯管组件外，美国提供的系统组件还包括抽水装置、膨胀节、直流断路器、开关和其他专用元件。小型零件的数量达数千个，其中包括组装所需的2万个连接螺栓。

该团队在工业规模的电子回旋加速器系统所需的建模、模拟和分析方面所做的努力，也推动了聚变技术的发展。

Hanson说：“我们的设计计算是针对20年的运行，并考虑了可靠性、可操作性和维护性——这在工业规模的聚变电子回旋加速器加热中是前所未有的。”

四、下一步工作

随着ARMEC的持续供货，该团队的下一步工作包括制造并交付完全组装好的直流断路器、开关和适配器，以确保匹配的光学单元和传输线之间实现真空密封连接。其他正在进行的工作包括完成波导首件的最终组装，以及测试和制造第十个也是最后一个主要原型组件——偏振器斜切弯头。

电子回旋加速器技术是美国向ITER提供的12个硬件系统之一。

五、关于ARMEC Corp.

ARMEC Corp.（全称：Access Restricted Manufacturing Engineering and Certification）成立于2002年，是一家位于美国田纳西州橡树岭（Oak Ridge, TN）的精密制造与工程认证公司，专注于“高难度、高公差”零部件的全流程生产——从工艺开发、原型试制到批量制造。公司官网显示，其核心能力包括：

-超精密加工

-高真空与超高真空组件

-一站式认证

参考链接：

• https://www.iter.org/node/20687/us-ships-first-electron-cyclotron-transmission-line-components
• https://armec.us/about-us