撑起“人造太阳”ITER磁体支撑产品完工交付
红色幕布掀开，倒立的“凹”字形锻造件像烽火台般的梯形锻造件亮相——中国首批国际热核聚变实验堆（ITER）磁体支撑产品完工交付。
在人头攒动的贵州航天新力铸锻公司高坪园区，看起来，这几样东西只是某种合金材质的锻造件，其背后竟承担着支撑“人造太阳”的艰巨使命。
上世纪80年代，ITER计划被提出。2006年11月21日，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方30多个国家签署了ITER计划的联合实施协定及相关文件，共同建造一个超导托卡马克聚变实验堆，探索和平利用聚变能发电的科学和工程技术可行性。由于和太阳的能量产生原理相似，ITER也被称作“人造太阳”。
中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆介绍，2008年以来，中国陆续承担了ITER计划18个采购包的制造任务，涵盖了ITER装置几乎所有关键部件，共由上百家科研院所、企业承担。
中核集团核工业西南物理研究院（以下简称西物院），是中方参与ITER计划的主要承担单位，承担了18个采购包中绝大部分涉核部件的研发与加工制造任务，包括完成ITER磁体支撑研发制造。“ITER磁体支撑包括重力支撑（GS）、极向场线圈支撑（PFCS）和校正场线圈支撑（CCS）三部分。”ITER磁体支撑项目负责人之一李鹏远说，“人造太阳”磁体支撑产品，是ITER重要结构安全部件之一，负责支撑整个热核聚变实验堆的核心装置——磁体，其质量和进度关系到整个ITER装置的运行稳定性和装配进度。“本次首批交付的，包含18套PFCS5，以及GS、PFCS3、PFCS4各1套。”
承重万吨的“梁”已经通过-269℃低温测试
李鹏远打了个比方，“像修建框架结构的房子，ITER支撑结构是‘人造太阳’的‘梁柱’、‘承重墙’。”他随后展示了结构示意图，所有磁体支撑部件及超导磁体组合完成后，“人造太阳”的体型便清晰了，“高30米，直径28米的圆柱体。”罗德隆说：“不计北京天坛前殿的塔尖话，‘人造太阳’差不多就这般大。”
从示意图上可以看到磁体支撑产品在托卡马克中的位置，其中GS在整个装置的最底部，“承重墙”的身份明显。这个高约3米、形如烽火台的梯形锻造件，在“人造太阳”中一共有18个，承载10000吨的磁体系统重量。
“磁体支撑还要承受极端条件下产生的巨大脉冲电磁力和强热应力，它们恶劣的工作环境，决定了对设计和制造的高要求。”李鹏远表示，ITER磁体支撑材料和产品，已经通过极低温（-269℃）测试，达到国际先进水平。
“自2010年12月中国国际核聚变能源计划执行中心与中核集团西物院签订ITER磁体支撑采购包合同，到如今首批产品交付，历时8年。”核工业西南物理研究院院长刘永说，设计、用材、锻造、焊接等每个环节都是全新的尝试，伴随无数次的推翻重来、改良升级。中国航天科工集团第十研究院下属贵州航天新力铸锻有责任公司作为“施工方”，参与了ITER支撑部件的制造。
从成都找到遵义，西物院就像孩子的父亲，终于找到航天新力当孩子母亲，“不管是对设计者，还是施工方，极向场线圈支撑的制造都没有现成的经验。最初找过不少企业，都不敢承担这个任务。”李鹏远表示，与航天新力的合作点燃最后希望，才有了“祖籍”四川、“生于”贵州的ITER磁体支撑产品。
参与ITER计划中国核聚变研发取得进步
罗德隆说，10年间我国不仅严格按照时间进度，高质量地交付了有关制造设备和部件，并且为推进ITER贡献了“中国智慧”和“中国力量”。
对ITER磁体支撑产品来说，航天新力董事长万东海有发言权。按照最初的设计，磁体支撑U型盒的制造方案是先对底板、立板、翼板等7个部件单独机械加工，再进行组焊加工，但这种方式存在焊接容易变形，易导致尺寸超差，力学性能很难达到要求等缺陷。最后中方将原焊接方案优化为整体锻造加线切割方案，获得ITER组织认可。
除了磁体支撑系统，“祖籍”四川的ITER产品还有更多，具体包括包层屏蔽模块、包层第一壁、氦冷固态实验包层模块、气体注入系统、辉光放电清洗系统、中子通量监测器和偏滤器郎谬尔探针系统。刘永介绍，各项任务都在顺利进行，今年3月已经完成屏蔽模块全尺寸原型件的制造，完成全球首台ITER屏蔽模块大型真空热氦检漏设备的制造和调试。
在罗德隆看来，通过参与ITER计划，中国核聚变在材料科学、超导技术、精密加工等相关领域的研发能力和技术水平取得了长足进步，为中国聚变工程实验堆（CFETR）打下基础。
华西都市报-封面新闻记者李媛莉
贵州遵义摄影报道
