ITER上部电子回旋加热发射器通过设计评审

国际热核聚变实验堆 (ITER) 电子回旋加热 (ECH) 系统的上部发射器项目近期通过设计评审，相关团队将转入正式生产准备阶段。该系统位于ITER加热与电流驱动装置前端，用于将高功率微波束注入等离子体，以辅助等离子体加热和稳定控制。

电子回旋加热系统的微波由安装在邻近建筑内的电源和回旋管产生，随后经波导传输至反应堆，并由发射器精确注入等离子体。欧洲方面负责建造4台上部发射器，这些设备将安装在ITER真空容器上半部。每台发射器长约6米，最高可传输8兆瓦功率，相当于约8000台家用微波炉的功率。

上部发射器的工作方式类似潜望镜，通过内部镜面系统调整微波束路径，将能量导向等离子体中的指定区域。其作用不仅是提供加热功率，还包括帮助抑制可能影响等离子体稳定运行的局部扰动。

2022年，欧洲聚变能源组织 (Fusion for Energy, F4E) 与IDOM-ALSYMEX联合体签署合同，负责交付4台上部发射器和5套真空容器外波导。其中，第5套波导将用于连接由日本方面承担的发射器。该项目并非从概念阶段直接启动制造，F4E和ITER组织 (ITER Organization, IO) 已就工程方案开展多年优化，并吸收了瑞士等离子体中心 (Swiss Plasma Center, SPC)、意大利国家研究委员会 (CNR)、卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)、荷兰基础能源研究所 (DIFFER) 以及马克斯·普朗克等离子体物理研究所 (IPP) 等机构在电子回旋共振物理和相关技术方面的经验。

对供应商而言，项目难点在于将高要求的工程设计转化为可稳定制造的工业产品。团队围绕结构、热负荷、微波传输、远程维护和制造可行性开展了多轮分析、试验和原型验证。F4E项目经理桑德拉·朱利亚表示，项目能够推进到当前阶段，依靠的是ITER、F4E、工业界和实验室专家之间的持续协作，团队已从蓝图设计逐步进入实际工程实施阶段。

上部发射器的设计还需要适应ITER内部强辐射和高温环境，并集成冷却与屏蔽功能。为提前验证方案，项目团队建造了发射器光路的全尺寸模型，并在SPC的FALCON测试平台和IPP的MISTRAL装置上开展射频测试。这些平台可用于模拟ITER运行条件下的关键工况。

IDOM项目经理伊尼戈·埃莱奇格拉表示，大量鉴定与验证工作为设计方案提供了支撑，也增强了项目继续推进的信心。ITER组织电子回旋加热项目负责人娜塔莉娅·卡萨尔表示，此次通过评审是多年技术工作的阶段性成果，团队已逐步解决设计、集成和可制造性方面的主要问题。

目前，项目团队还在最终完善波导设计。波导同样是ITER电子回旋加热系统的重要部件，后续也将进入生产准备阶段。