日本研发成功世界最大超导线圈:ITER TF线圈

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 01:48:45


三菱重工技报最近公开了日本研发的国际热核聚变实验反应堆TF线圈的细节,作为日本承担的ITER的最重要一个部件,TF线圈也是ITER的核心部件,其尺寸远远超过以往制造的超导线圈。
TF线圈可以产生最大11.8 T,在等离子中心为5.3 T的磁场强度,由高约16米,宽约9米,总重约300吨的18个D型线圈组成,沿环形方向等间隔设置。由于等离子体的封闭需要磁场严格的稳定,容许的磁场的误差不超过几毫米,要求达到万分之一的高精度。这和TF线圈的尺寸精度息息相关,所以高16米,宽9米的大型焊接构造对尺寸精度要求达到毫米级。另外,TF线圈工作时自身会施加非常大的电磁力,需要极厚板材焊接构造,使用在-269℃的恶劣环境中正常工作的特殊的不锈钢材料制造。


环向磁场超导线圈(TF线圈)的结构

TF线圈4大技术难点:
(1)TF线圈关于精度要求
TF线圈要求精度的:轮廓度1毫米,平面度1毫米,毗邻线圈之间的接口方面的平面度0.4毫米,RF沟周长对34000±5毫米。另外,TF线圈的半导体材料,采用高磁场忍受Nb3锡(Sn),线圈结构需要承受热处理超导化的素线扩大应变(0.1 %以上)负载。
(2)TF线圈用结构材料特性
TF线圈结构材料,以-269℃时0.2 %耐力为1000 MPa,破坏韧性值200 MPam 1 / 2作为目标进行开发。D型线圈的直线部受力最大,专门研发了称为JJ1的新型钢材。
(3)焊接技术方面
TF线圈结构材料,因为要确保强度,增加了氮的含量。因此,焊接容易发生氮酥松(空穴),焊接综合运用了电子束焊接,激光光束焊接和氬焊。
(4)机械加工技术方面
TF线圈结构材料在机械加工(切削)中,因为含氮高,比通常的不锈钢(304不锈钢)切削性差。而且线圈的形状复杂化,机械加工的效率低,专门研发了专用刀具。







三菱重工技报最近公开了日本研发的国际热核聚变实验反应堆TF线圈的细节,作为日本承担的ITER的最重要一个部件,TF线圈也是ITER的核心部件,其尺寸远远超过以往制造的超导线圈。
TF线圈可以产生最大11.8 T,在等离子中心为5.3 T的磁场强度,由高约16米,宽约9米,总重约300吨的18个D型线圈组成,沿环形方向等间隔设置。由于等离子体的封闭需要磁场严格的稳定,容许的磁场的误差不超过几毫米,要求达到万分之一的高精度。这和TF线圈的尺寸精度息息相关,所以高16米,宽9米的大型焊接构造对尺寸精度要求达到毫米级。另外,TF线圈工作时自身会施加非常大的电磁力,需要极厚板材焊接构造,使用在-269℃的恶劣环境中正常工作的特殊的不锈钢材料制造。

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2015-5-10 19:02 上传


环向磁场超导线圈(TF线圈)的结构

TF线圈4大技术难点:
(1)TF线圈关于精度要求
TF线圈要求精度的:轮廓度1毫米,平面度1毫米,毗邻线圈之间的接口方面的平面度0.4毫米,RF沟周长对34000±5毫米。另外,TF线圈的半导体材料,采用高磁场忍受Nb3锡(Sn),线圈结构需要承受热处理超导化的素线扩大应变(0.1 %以上)负载。
(2)TF线圈用结构材料特性
TF线圈结构材料,以-269℃时0.2 %耐力为1000 MPa,破坏韧性值200 MPam 1 / 2作为目标进行开发。D型线圈的直线部受力最大,专门研发了称为JJ1的新型钢材。
(3)焊接技术方面
TF线圈结构材料,因为要确保强度,增加了氮的含量。因此,焊接容易发生氮酥松(空穴),焊接综合运用了电子束焊接,激光光束焊接和氬焊。
(4)机械加工技术方面
TF线圈结构材料在机械加工(切削)中,因为含氮高,比通常的不锈钢(304不锈钢)切削性差。而且线圈的形状复杂化,机械加工的效率低,专门研发了专用刀具。





2015-5-10 19:05 上传



焊接过程
2015-5-10 19:08 上传



专用机械工具加工
2015-5-10 19:10 上传



卷线及热处理工艺
这是那个国际合作的核聚变项目分包工程搞定了吧?
恭喜日本完成份额
看来ITER开始实验不是很远了。

日本这个看起来性能还是很不错的,承力、承受磁场能力、精度都比全人类以前的水平有进步
IETR是个什么鬼?
IETR是个什么鬼?
打错了,已经改正,谢谢提醒
Iter项目上日本算是赚了,和别人一样的投资却拿到了比别人多一倍的份额。包括实物建造和派驻人员,还上来就拿到了总干事的位子。美死他了,真是能闹有肉吃。
不对啊,教主呢?
好棒的资料,楼主还有么??{:soso_e102:}
猎杀m1a2 发表于 2015-5-10 19:42
看来ITER开始实验不是很远了。

日本这个看起来性能还是很不错的,承力、承受磁场能力、精度都比全人类以 ...
可惜ITER既不是日本主导,也不放在日本,所以,全人类也都知道日本是个什么水平
焊接过程
日本也有很强的工匠呀
强大的丸国工匠,要抢大国工匠的戏?
Iter项目上日本算是赚了,和别人一样的投资却拿到了比别人多一倍的份额。包括实物建造和派驻人员,还上来就 ...
然而鬼子在ITER的吃相太难看,直接导致它的欧洲粑粑千方百计把它撵走,明年起ITER的总干事将不再由鬼子担任。


其实土鳖还是有两把刷子的


久立特材生产的ITER装置用TF导管性能达到国际领先水平
2011-06-27 10:52:48
   科技部ITER中心、中科院等离子体物理研究所 5月13日在合肥召开“TF导体管材制造技术研讨会”,与会专家一致认为久立生产的TF导管(超导电缆不锈钢管导体)性能达到世界最先进水平,全部指标满足ITER技术要求。
    “国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”,2006年5月,经国务院批准,中国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。中国作为参与方之一承担了相应的制造任务。久立特材通过自身实力和多年的制管经验取得了承担该项目中超导电缆不锈钢管导体的研发和生产任务,该导体管材也是国产化中重要的一部分,其技术含量高,制造难度大,目前世界上也仅有日本、韩国两家的产品基本满足要求。
     ITER装置用TF导管的各项技术要求十分苛刻,必须达到“DA技术规范”(核聚变原子能组织机构)所要求的力学性能、腐蚀性能、外观尺寸等等标准要求。由久立承担的TF导管经过长期的研究和工艺探索,通过不断工艺优化,克服了重重困难,生产的导管经检测各项性能指标均符合“DA技术规范”,特别是低温延伸率。设计技术要求 4.2K(即摄氏零下268.9度)低温延伸率能够大于30%,国际上原最好企业生产的管子最高值只能达到25%,因而国际组根据生产实际情况对DA技术规范中4.2K低温延伸率从标准不低于30%不得不下调为平均不低于20%,而久立特材经过研发和大量技术攻关工作,生产的TF导管4.2K低温延伸率全部达到32%以上,平均达到了35%,远超日本、韩国同类产品的性能指标,处于国际领先水平,这不仅为ITER项目做出了应有的贡献,也为国家争了光。该产品的成功研发,标志着久立特材的管材生产装备、制造技术和研发能力迈上了一个新的台阶。


其实土鳖还是有两把刷子的


久立特材生产的ITER装置用TF导管性能达到国际领先水平
2011-06-27 10:52:48
   科技部ITER中心、中科院等离子体物理研究所 5月13日在合肥召开“TF导体管材制造技术研讨会”,与会专家一致认为久立生产的TF导管(超导电缆不锈钢管导体)性能达到世界最先进水平,全部指标满足ITER技术要求。
    “国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”,2006年5月,经国务院批准,中国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。中国作为参与方之一承担了相应的制造任务。久立特材通过自身实力和多年的制管经验取得了承担该项目中超导电缆不锈钢管导体的研发和生产任务,该导体管材也是国产化中重要的一部分,其技术含量高,制造难度大,目前世界上也仅有日本、韩国两家的产品基本满足要求。
     ITER装置用TF导管的各项技术要求十分苛刻,必须达到“DA技术规范”(核聚变原子能组织机构)所要求的力学性能、腐蚀性能、外观尺寸等等标准要求。由久立承担的TF导管经过长期的研究和工艺探索,通过不断工艺优化,克服了重重困难,生产的导管经检测各项性能指标均符合“DA技术规范”,特别是低温延伸率。设计技术要求 4.2K(即摄氏零下268.9度)低温延伸率能够大于30%,国际上原最好企业生产的管子最高值只能达到25%,因而国际组根据生产实际情况对DA技术规范中4.2K低温延伸率从标准不低于30%不得不下调为平均不低于20%,而久立特材经过研发和大量技术攻关工作,生产的TF导管4.2K低温延伸率全部达到32%以上,平均达到了35%,远超日本、韩国同类产品的性能指标,处于国际领先水平,这不仅为ITER项目做出了应有的贡献,也为国家争了光。该产品的成功研发,标志着久立特材的管材生产装备、制造技术和研发能力迈上了一个新的台阶。
东亚重工 发表于 2015-5-10 19:10
卷线及热处理工艺
楼主的ID居然生存到300多贴,难道不是教主的新马甲?

德国良心油纸包 发表于 2015-5-11 22:31
然而鬼子在ITER的吃相太难看,直接导致它的欧洲粑粑千方百计把它撵走,明年起ITER的总干事将不再由鬼子担 ...


日本作了两届总干事,占了10年,也该让让位了。我估计下届总干事应该是欧盟的吧?毕竟投了几乎一半的资,不当当总经理实在是说不过去。另外好像有人对日本派出的总干事的能力有怨言,认为他对ITER的进度缓慢和成本上升有责任。不过我觉得这么一大锅,除非真出个牛人,改变现有局面还真不容易。


德国良心油纸包 发表于 2015-5-11 22:31
然而鬼子在ITER的吃相太难看,直接导致它的欧洲粑粑千方百计把它撵走,明年起ITER的总干事将不再由鬼子担 ...


日本作了两届总干事,占了10年,也该让让位了。我估计下届总干事应该是欧盟的吧?毕竟投了几乎一半的资,不当当总经理实在是说不过去。另外好像有人对日本派出的总干事的能力有怨言,认为他对ITER的进度缓慢和成本上升有责任。不过我觉得这么一大锅,除非真出个牛人,改变现有局面还真不容易。

猎杀m1a2 发表于 2015-5-10 19:42
看来ITER开始实验不是很远了。

日本这个看起来性能还是很不错的,承力、承受磁场能力、精度都比全人类以 ...
2025~2027


miaomiaomiao 发表于 2015-5-12 00:01
日本作了两届总干事,占了10年,也该让让位了。我估计下届总干事应该是欧盟的吧?毕竟投了几乎一半的资 ...
法国的,前CEA老大,Motojima卸任了已经
对楼主的内容做一下补充
ITER的环向场线圈(TF coil)共18个,总共造19个(多造一个),根据合同,日本负责加工制造其中的九个,欧洲负责十个。
摘自ITER官网 https://www.iter.org/newsline/242/1351

理论上讲,能获得加工TF线圈的采购包,说明ITER认为加工方有能力有技术按期完成加工工作,毕竟是签了合同的。
目前日本的进展较为顺利,但是欧洲方面有些问题,有消息说有可能要把欧洲的单子放到中国或日本来做。因为中日都有较为丰富的大型超导磁体的加工制造技术和经验,中国也有ITER超导线圈(非TF场)及超导导体的采购包。

另外,目前美国有可能会退出ITER(小小小道消息,结果如何拭目以待)
对楼主的内容做一下补充
ITER的环向场线圈(TF coil)共18个,总共造19个(多造一个),根据合同,日本负 ...

美国怎么又退出?国会又发威了?
NIF说 食我大xxoo
Tokamak.Y 发表于 2015-5-12 00:47
对楼主的内容做一下补充
ITER的环向场线圈(TF coil)共18个,总共造19个(多造一个),根据合同,日本负 ...

这就是典型的ITER拖拖拉拉的原因,本来一个TF线圈就非常难制造,还要几个国家分开造,工艺和设备都不同,模具和工人都要单独搞,能不延期吗……