2013年5月20日,ITER組織以及中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心的代表赴核工業(yè)西南物理研究院,共同見(jiàn)證了重力支撐子系統(tǒng)全尺寸樣件和多維加載測(cè)試臺(tái)架的安裝及測(cè)試準(zhǔn)備工作。重力支撐子系統(tǒng)的全尺寸樣件和多維加載測(cè)試臺(tái)架的制造及調(diào)試工作結(jié)束是磁體支撐采購(gòu)包認(rèn)證階段的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。
ITER計(jì)劃全套磁體支撐系統(tǒng)(包括重力支撐、極向場(chǎng)線(xiàn)圈支撐和校正場(chǎng)線(xiàn)圈支撐)的建造任務(wù)均由中方承擔(dān)。其中重力支撐不僅承受著托卡馬克裝置1萬(wàn)噸凈重,還將承受裝置放電運(yùn)行及極端條件下產(chǎn)生的巨大脈沖電磁力。
其中所測(cè)試的全尺寸樣件-重力支撐子系統(tǒng)由18個(gè)復(fù)雜支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)成(見(jiàn)圖1),其下端與低溫恒溫器底部相連。每個(gè)重力支撐子系統(tǒng)高度近4米,重逾23噸。裝置運(yùn)行期間,當(dāng)環(huán)向場(chǎng)線(xiàn)圈冷卻到4K溫度(-269℃)時(shí),重力支撐子系統(tǒng)的韌性板會(huì)向中心方向局部收縮32毫米,環(huán)向場(chǎng)線(xiàn)圈需在保持剛性的同時(shí),隨韌性板進(jìn)行同幅度收縮。此外裝置運(yùn)行期間的超高溫環(huán)境與室溫的物理隔絕任務(wù)由盤(pán)繞在重力支撐內(nèi)的復(fù)雜液氦管道完成。
為了驗(yàn)證整體重力支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性并對(duì)ITER裝置的真實(shí)運(yùn)行工況進(jìn)行模擬,核工業(yè)西南物理研究院設(shè)計(jì)了一整套復(fù)雜受力環(huán)境下的多維加載測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)。
該測(cè)試臺(tái)架主機(jī)高度接近6米,主作動(dòng)器由7個(gè)200kN-2000kN的大型液壓缸組成,變形控制子系統(tǒng)由光柵測(cè)微傳感器及分辨率達(dá)到0.001 mm的位移傳感器組成。實(shí)驗(yàn)中將通過(guò)高速應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)對(duì)整體最大彎曲應(yīng)變和膜應(yīng)變及潛在相對(duì)滑動(dòng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè),進(jìn)而對(duì)ITER實(shí)際工況下重力支撐結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行考證。
早在2012年初,長(zhǎng)春機(jī)械科學(xué)研究院有限公司根據(jù)最終敲定的設(shè)計(jì)方案完成了加載框系統(tǒng)的制造,同年8月加載框順利通過(guò)了執(zhí)行中心和核西物院的聯(lián)合預(yù)驗(yàn)收加載測(cè)試,并于今年2月送達(dá)核西物院進(jìn)行后期安裝。
2013年5月,第一批重力支撐子系統(tǒng)專(zhuān)用718高溫特殊合金緊固件由貴州航天新力鑄鍛有限責(zé)任公司完成制造并交付。
至此重力支撐子系統(tǒng)全尺寸樣件和多維加載測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)及安裝完畢并通過(guò)IO和CNDA的聯(lián)合驗(yàn)收,隨后將進(jìn)行系列加載試驗(yàn)以固化序列生產(chǎn)階段的主要制造參數(shù)。