在法國Saint-Paul-lez-Durance地區(qū)，花費(fèi)180億歐元正在建造的國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)是為了表明可以將核聚變能源商業(yè)化，給人們提供一種安全、環(huán)保的能源。ITER將利用由超導(dǎo)磁體控制的氫聚變來產(chǎn)生大量熱能。這種熱量將驅(qū)動(dòng)商業(yè)設(shè)備-渦輪機(jī)發(fā)電。

 

      復(fù)合預(yù)壓縮環(huán)是ITER磁體系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)的基石，其直徑約為5米，橫截面約為30 cm×30 cm，重量略高于3噸。研究人員為了確保環(huán)形磁場線圈的正常運(yùn)行，使用復(fù)合預(yù)壓縮環(huán)創(chuàng)建了一個(gè)磁“籠”來限制超熱（1.5億°C）等離子體的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，為了減少由強(qiáng)磁場作用造成線圈的疲勞變形，研究員將三套預(yù)壓縮環(huán)放置在線圈的頂部。如果將來需要更換，再另外制造三套。此外，為了使得預(yù)壓縮環(huán)能夠承受室溫下最高500MPa的最大環(huán)向應(yīng)力，最好選擇含有高纖維的玻璃纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為承受這種極端載荷的材料，這樣既可以避免電磁流的循環(huán)，還能具有較長的使用壽命。

 

      法國土倫CNIM工廠的工程師負(fù)責(zé)研發(fā)備用預(yù)壓縮環(huán)的制造工藝及其后續(xù)生產(chǎn)技術(shù)。這種新型工藝則需要依賴于Exel復(fù)合材料公司生產(chǎn)的拉擠復(fù)合材料型材。通過在金屬工具上纏繞2毫米厚，2.8公里長的扁平拉擠型材生產(chǎn)預(yù)壓縮環(huán)。每層都纏繞0.12毫米厚的環(huán)氧樹脂膠帶。并將纏繞好的環(huán)形疊層固化，然后加工成最后所需的尺寸。

 

      CNIM公司選擇將Exel復(fù)合材料作為該項(xiàng)目的研究基礎(chǔ)，并且事實(shí)上已經(jīng)證明了使用Exel復(fù)合材料制造高質(zhì)量產(chǎn)品方面的能力可以滿足最苛刻的應(yīng)用要求。Exel公司配置了高性能環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，符合使用預(yù)壓縮環(huán)的機(jī)械規(guī)格，并通過在線無損檢測（NDT）來保證所提供的3公里拉擠型材在整段長度上沒有缺陷。然而，處理這段長度的配置文件引發(fā)了更大的挑戰(zhàn)。因此，Exel公司將復(fù)合材料產(chǎn)品纏繞在定制的線軸上，供應(yīng)給CNIM公司來解決這一問題。

 

      CNIM公司已經(jīng)制造了一系列成套的產(chǎn)品原型，目前正在進(jìn)行在線無損檢測（NDT）以及質(zhì)量測試。預(yù)計(jì)將于今年晚些時(shí)候開始生產(chǎn)全尺寸預(yù)壓縮環(huán)。銷售部高級(jí)副總裁Kari Loukola表示：“我們非常自豪Exel型材已經(jīng)提供了操作這種非常復(fù)雜的儀器所必需的精度和性能。它為未來的聚變發(fā)電廠鋪平了道路。”這代表了Exel致力于追求復(fù)合材料新應(yīng)用的創(chuàng)新，并與客戶合作的又一例證。ITER工廠已經(jīng)完工了50％，計(jì)劃于2025年投入First Plasma（機(jī)器開關(guān)）。ITER 科學(xué)家預(yù)測融合工廠可能會(huì)在2040年開始上線投入生產(chǎn)。