国之重计：热核聚变在中国5

E带动中国制造

在这些采购包任务研发进展中,低温超导线材被视为结晶中的翘楚。ITER装置采用环向场导体低温超导股线,为高温等离子体提供约束磁场,所用Nb3Sn股线约含5000-12000根芯丝,芯丝平均直径仅7微米,约为头发丝直径的十分之一。

负责低温超导材料研发的是西部超导材料科技股份有限公司(简称“西部超导”)。2003年成立不久,西部超导即承担了国家级超导材料研发任务。

据《城市经济导报》报道,在中国正式加入ITER计划后,西部超导生产的NbTi、Nb3Sn相关导体短样先后成功通过了Sultan实验室的认证测试。此后得到了法国ALSTOM公司的合作支持,完善批量化生产质量控制体系,同时,开发了导体结构设计、大尺寸包套焊接挤压、单根万米级股线集束拉拔加工等一系列关键技术,获得了自主知识产权的ITER用NbTi/Cu超导线材制备技术并实现批量化生产。

2012年3月,西部超导正式启动向ITER计划批量供货。但更为重要的是,研制工作对中国NbTi超导合金的研发起到推动作用,该材料可用于航空等领域。

同样是涉核设施,IITER装置的研发也给核电装备制造商带来机遇。在广州南沙东方重机的车间里,三台大型设备专门服务于ITER项目。除了大型设备的投入,团队还依托本项目研制了一些专用的设施和工具。

包层屏蔽模块是ITER核聚变反应堆中最关键的部件之一,用于屏蔽聚变反应中的中子流。表面上看,包层屏蔽模块并不奇特,但在模块内部,布满了270多个孔,贯通形成流,就像一块钢材做成的冻豆腐。“这些孔大小、方位各异,且定位精度要求非严苛,只能一次成功。我们为此专门研制了各自由度无级可调打孔的工具,模块加工前的原材料重10吨左右,加工完成品只剩2吨多。”东方重机加工工艺部部长刘远彬向eo记者介绍。

除了孔,屏蔽模块还要求电磁切断窄缝加工。韩国的采购包也遇到类似加工要求,目前尚未攻克。东方重机ITER包层屏蔽模块攻关组为此开发了专用的窄缝设备。

“大型设备选型、开发小型专有设施、加工方法、理念……可以说,我们通过ITER项目积累了很多经验。”刘远彬表示,“投入是有回报的,通过投入,我们以后就知道从哪里入手。这些经验,对非ITER计划设备的研制也有借鉴作用,比如核电小型堆。”

ITER计划多国合作的方式,对东方重机海外知名度的提升发挥了相当作用。当外国专家、相关企业代表参观东方重机ITER相关产品和车间时,发现东方重机已经取得欧洲核设备制造相关认证资质。

“因为ITER包层屏蔽模块制造标准是按照欧洲标准。为了配合项目,我们的焊工资质、无损监测资质按EN标准取得了相关资质证书。”刘远彬介绍。

这为核电设备“走出去”创造了技术条件。

2017年,东方重机成为法国电力公司(EDF)在中国的首家核电产品合格供应商,其自主研制出口欧洲的中国首台核电低压加热器成功发运。2018年年初,东方重机获得英国欣克利角C核电项目设备采购订单。

目前,ITER计划中方采购包任务实施涉及40家重要的一级和二级供应商,分布在17个省份,其中负责加工制造的供应商26家,运输质量管理等配套服务类的供应商14家,如果从供应链角度分析,参加ITER计划的中方相关单位超过百家。

根据中国ITER执行中心开展的ITER宏观经济效应调研分析结果,ITER计划执行为中国聚变工程的技术提升与产业化提供了一个重要的契机。“在这个工程中,中国开始了围绕ITER采购包任务的产业化进程,逐步构建了比较稳定和有序的研究院所与企业之间上下合作关系,从而为相关产业研发能力和制造水平的提升创造了条件。”中心主任罗德隆介绍。