近日,由等離子體所承擔(dān)制造的ITER PF6 線圈的出線頭尾段(Tail)的所有認(rèn)證工作順利完成,后續(xù)相關(guān)量產(chǎn)工作也已相繼展開。
出線頭尾段的功能是將線圈的出線頭和倒數(shù)第2匝進(jìn)行機(jī)械固連,與此同時將二者進(jìn)行電絕緣隔離。尾段的兩端分別和出線頭及倒數(shù)第2匝焊接,尾段中部通過絕緣系帶(Strap)進(jìn)行電絕緣隔離并進(jìn)行機(jī)械張緊。從結(jié)構(gòu)和功能的角度,尾段需要能夠承受線圈工作時導(dǎo)體傳遞來的電磁力和冷熱收縮的熱應(yīng)力,經(jīng)歷相應(yīng)的低溫機(jī)械疲勞過程,與此同時還需要保證電絕緣要求。
尾段的認(rèn)證工作分別在3個模擬件及ITER PF6線圈的假雙餅(Dummy Double Pancake)上進(jìn)行。在模擬件上進(jìn)行的認(rèn)證工作包括尾段與出線頭導(dǎo)體的焊接溫度控制及焊縫冷熱沖擊后完整性檢測(模擬件1),尾段與出線頭導(dǎo)體焊縫77 K下機(jī)械疲勞測試(模擬件2),尾段裝配與絕緣處理模擬件(Tail Partial Mock-up)的77 K下機(jī)械疲勞及疲勞前后高壓電測試(模擬件3)。
模擬件認(rèn)證測試結(jié)果表明,模擬件1在焊接過程中超導(dǎo)纜處溫度最高約為70℃,低于ITER要求的250℃;模擬件2順利完成了77 K下最大載荷為600 kN的30000次疲勞測試;模擬件3也完成了77 K下最大載荷為350 kN的600000次疲勞測試,且在疲勞測試后模擬件中的絕緣系帶及導(dǎo)體匝間絕緣仍順利通過高壓電測試,其中疲勞測試后的匝間絕緣的局部放電測試視在電荷量為2.9 pC@1.7 kVRMS,30 kV擊穿測試絕緣電阻仍達(dá)到10 GΩ@30 kV,超過ITER要求的0.5 GΩ@5.7kV的要求。
在模擬件認(rèn)證工作順利完成的基礎(chǔ)上,尾段的裝配和絕緣處理工藝的可行性在ITER PF6假雙餅上也順利通過了認(rèn)證,并據(jù)此建立了量產(chǎn)工作環(huán)境下的操作工藝文件,得到了ITER國際組織的批準(zhǔn)。日前,ITER PF6線圈第一個量產(chǎn)雙餅DP9的尾段的生產(chǎn)工作也順利完成。
ITER PF6線圈雙餅(AT1型)出線頭尾段結(jié)構(gòu)示意圖
ITER PF6線圈尾段模擬件1焊接
ITER PF6線圈尾段模擬件2(左)及3(右)在77 K下機(jī)械疲勞測試
ITER PF6線圈尾段模擬件3疲勞測試后匝間絕緣PD測試結(jié)果
ITER PF6線圈尾段模擬件3疲勞測試后匝間絕緣30 kV擊穿測試V-I曲線