Exel公司与CNIM公司合作研发玻璃纤维复合材料组件，助力世界上最大的聚变实验设施

 

      在法国Saint-Paul-lez-Durance地区，花费180亿欧元正在建造的国际热核实验反应堆(ITER)是为了表明可以将核聚变能源商业化，给人们提供一种安全、环保的能源。ITER将利用由超导磁体控制的氢聚变来产生大量热能。这种热量将驱动商业设备-涡轮机发电。

 

      复合预压缩环是ITER磁体系统支撑结构的基石，其直径约为5米，横截面约为30 cm×30 cm，重量略高于3吨。研究人员为了确保环形磁场线圈的正常运行，使用复合预压缩环创建了一个磁“笼”来限制超热（1.5亿°C）等离子体的运动。同时，为了减少由强磁场作用造成线圈的疲劳变形，研究员将三套预压缩环放置在线圈的顶部。如果将来需要更换，再另外制造三套。此外，为了使得预压缩环能够承受室温下最高500MPa的最大环向应力，最好选择含有高纤维的玻璃纤维环氧树脂复合材料作为承受这种极端载荷的材料，这样既可以避免电磁流的循环，还能具有较长的使用寿命。

 

      法国土伦CNIM工厂的工程师负责研发备用预压缩环的制造工艺及其后续生产技术。这种新型工艺则需要依赖于Exel复合材料公司生产的拉挤复合材料型材。通过在金属工具上缠绕2毫米厚，2.8公里长的扁平拉挤型材生产预压缩环。每层都缠绕0.12毫米厚的环氧树脂胶带。并将缠绕好的环形叠层固化，然后加工成最后所需的尺寸。

 

      CNIM公司选择将Exel复合材料作为该项目的研究基础，并且事实上已经证明了使用Exel复合材料制造高质量产品方面的能力可以满足最苛刻的应用要求。Exel公司配置了高性能环氧树脂系统，符合使用预压缩环的机械规格，并通过在线无损检测（NDT）来保证所提供的3公里拉挤型材在整段长度上没有缺陷。然而，处理这段长度的配置文件引发了更大的挑战。因此，Exel公司将复合材料产品缠绕在定制的线轴上，供应给CNIM公司来解决这一问题。

 

      CNIM公司已经制造了一系列成套的产品原型，目前正在进行在线无损检测（NDT）以及质量测试。预计将于今年晚些时候开始生产全尺寸预压缩环。销售部高级副总裁Kari Loukola表示：“我们非常自豪Exel型材已经提供了操作这种非常复杂的仪器所必需的精度和性能。它为未来的聚变发电厂铺平了道路。”这代表了Exel致力于追求复合材料新应用的创新，并与客户合作的又一例证。ITER工厂已经完工了50％，计划于2025年投入First Plasma（机器开关）。ITER 科学家预测融合工厂可能会在2040年开始上线投入生产。