三菱重工和卡塔尔科学技术公司在法国南部完成国际热核聚变实验堆偏滤器外垂直靶原型

三菱重工株式会社 (MHI) 和国家量子科学技术研究所 (QST) 为制造在法国南部建造的 ITER 实验聚变反应堆 (注 1) (注 2) 中使用的组件而努力，自 2020 年 6 月开始原型制造以来，已经完成了外垂直靶 (OVT) 的原型。在这里，OVT 是偏滤器的关键组件之一。去年，ITER 组织对 OVT 的面向等离子体的单元进行了高热通量测试，并确认了散热性能，然后，我们的 PFU 制造工艺得到了 ITER 组织的认证。三菱重工现已完成一个原型，该原型将是 OVT 的全尺寸模型，并已准备好进行批量生产。三菱重工和 QST 将利用通过生产该原型获得的技术，全力投入制造单元 (注 3)，为 ITER 项目的推进做出贡献。

偏滤器是托卡马克等磁场约束聚变反应堆的关键部件之一，在清除或排出堆芯等离子体中未燃烧的燃料及聚变反应产生的氦（He）等杂质，以维持聚变反应的稳定进行方面发挥着重要作用。

偏滤器靶上的热负荷最大可达20MW/m²，相当于小行星探测器重返大气层时的表面热负荷，约为航天飞机表面热负荷的30倍。偏滤器是托卡马克装置中直接接收等离子体的部件，因此其使用环境十分恶劣，需要承受来自等离子体的热负荷和高能粒子负荷。因此，需要采用熔点高但难以加工的钨等特殊材料以及高精度的制造和加工技术来制造该结构。此外，等离子体面对面被加工成微小形状，每个等离子体面对材料的倾斜度、高低差和间隙以及整体形状的精度要求在0.5mm以下。 QST凭借其创新的研发能力，在ITER项目之前就一直专注于偏滤器的研发，而三菱重工则利用其卓越的制造能力，成功生产出OVT的原型，从可制造性的角度来看，OVT是ITER堆内部件中最困难的部件。

此前，QST 曾参与生产 ITER 的另一个核心部件——环形场 (TF) 线圈，并于 2023 年底前将所有 9 个 TF 线圈运送至 ITER 现场。三菱重工负责生产了 9 个 TF 线圈中的 5 个（注 4）。三菱重工正在批量生产 QST 交付给 ITER 的 OVT，并将在 2025 财年向 QST 交付 6 台。随着偏滤器 OVT 原型机的完成，日本的产学官齐心协力，在 ITER 项目中发挥更积极的作用，该项目正在努力开发对世界可持续发展至关重要的技术。