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「新浪科技综合」世界最大“人造太阳”昨日启动组装！新浪科技综合2020-07-29 11:19:060阅( 二 )


图3/7ITER 组件建造分工 ， 中国主要参与建造磁体馈线（feeder ， 左上角）和极向场线圈（PF coils ， 左下角） 。 图片来源：ITER|低温恒温器
由印度制造的低温恒温器（Cyrostat）是托卡马克真空容器和限制超热等离子体的超导磁体周围的“保温瓶” 。
它高 30 米 ， 直径 30 米 ， 是有史以来最大的不锈钢真空室 。 它包含四个主要部分：底座、下气缸、上气缸和上盖 。 下筒体的尺寸与巨石阵相当 。
低温恒温器的基座部分重 1250 吨 ， 是 ITER 最重的部件 。 它是第一个被安装到托卡马克坑的主要部件 ， 于 5 月完成安装 ， 以不到 3 毫米的精度固定到位 。
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图4/7低温恒温器的基座 。 图片来源：ITER Organization/EJF Riche|ITER 磁体
ITER 使用三种紧密结合的磁体来容纳、控制、塑造和脉冲出 1.5 亿摄氏度的等离子体 。 为了实现超导 ， 磁体内部用 -269 摄氏度的液氦进行冷却 ， 这相当于星际空间的温度 。
|环向场线圈
该组件由日本和欧洲制造 ， 其部件来自中国、韩国和俄罗斯 。 超过 40 家公司参与了这 18 个环向场（TF）线圈的制造 。
TF 线圈的作用是限制电离等离子体粒子 。 每一块磁铁都有四层楼高 ， 重 360 吨 。 首批两个 TF 线圈已于 4 月份从日本和意大利运抵 ITER 现场 。
|极向场线圈
这些环形磁体由中国、欧洲和俄罗斯制造 ， 将安装于 TF 线圈系统之外 。 极向场（PF）线圈约束等离子体的形状 ， 并使其远离壁面 。
共有 6 个PF线圈 ， 直径从 10 米到 24 米不等 ， 重量高达 400 吨 。 第一个 PF 线圈 5 月份从中国运抵 ITER 。 第二个由欧洲在装配现场制造 。
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图5/7在 ITER China 网站上可以查看所有中国制造的部件 。 网址：http://www.iterchina.cn/index.html |中心螺管
中心螺管（Central Solenoid ， CS）由美国制造 ， 这是 ITER 磁体组件中最强大的一个 。 它有时被称为 ITER 的“跳动的心脏” ， 因为它能够在等离子体中以长脉冲的形式启动一个强大的电流 。
中心螺管由六个模块组成 ， 组装后将达到 13 米或 18 米高 ， 并附带支撑结构 ， 重量将达到一千吨 。 它的磁力将足以吸起一艘航空母舰 。
CS 线圈组相互独立运行 ， 将产生巨大的电磁力 ， 拉向不同的方向 。 支撑结构所要承受的力达到航天飞机升空时推力的两倍 。 第一个 CS 模块将于 2020 年秋季抵达 ITER 所在地 。
|真空容器
真空容器的部件来自韩国（4个部件）和欧洲（5 个部件） ， 突出的端口由俄罗斯提供 。 真空容器是一个密封的、甜甜圈形状的不锈钢腔体 。 在其内部 ， 等离子体粒子可以不接触腔壁 ， 不断地旋转 。
真空容器的 44 个端口连接远程操作、诊断、加热和真空系统 。 容器内表面的包层模块将屏蔽核聚变反应产生的高能中子 。
ITER 真空容器（体积 840 m3）中心容纳的等离子体体积是其他托卡马克装置的 10 倍 。 第一个真空容器部件于 7 月 21 日抵达法国 ， 机器开始组装 。
|建筑和土木工程
整个 ITER 工地的建筑和土木工程由欧洲建造 ， 大约完成了 75% 。 以下是三个示例 。
托卡马克厂房和装配大厅已经完工 ， 上方是一台 170 米高的门式起重机 ， 支撑着两台 750 吨重的起重机 ， 用于运输和定位部件 。
世界上最大的集中式低温设备 ， 已经完成了 60% 。 它提供液氮制造超低温 ， 使超导磁体得以运作 。 这些设备来自中国、印度、瑞典、捷克共和国、芬兰、意大利、日本和法国 。 超低温管线（cryolines）主要来自印度 。
磁体供能转换厂房（Magnet Power Conversion buildings）将交流电转换为直流电 ， 为 ITER 的磁体供能 ， 其电压和电流保持在精确的数值 ， 内部设备由中国、印度、韩国和俄罗斯专门设计 。
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图6/7磁体供能转换厂房示意图 ， 中国提供了其中 14 个变流器 。 图片来源：https：//www.iter.org/newsline/-/2779ITER 中心组织负责整合来自世界各地的组件来组装 ITER ， 包括托卡马克本身的组装以及支持系统的并行安装 ， 支持系统包括射频加热、燃料循环、低温、冷却水、真空、控制和高压电气系统 。
主要组装活动将在托卡马克大楼进行 ， ITER 设备将安装在部分嵌入的混凝土生物防护罩中 。 在装配阶段 ， 这座建筑将保持洁净和恒温 ， 以避免最大型的部件出现哪怕最轻微的变形 。 组装、支撑和定位托卡马克组件将用到超过 150 个专用工具 ， 其中一些重达 800 吨 。
环形托卡马克将分为 9 个子组件 ， 在邻近的装配大厅内进行预装配 。 每一个子组件的弧度为 40 度 ， 其中包含一块环形真空容器组件、一个保护性的镀银隔热罩和两个环形磁场线圈 。
托卡马克主要部件的尺寸、重量、微小的公差、制造商的多样性以及紧凑的日程安排 ， 使得 ITER 成为一个巨大的工程和物流挑战 。 组装 ITER 设备将花费 4.5 年的时间 。


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