ITER 技術人員在將焊接成環形托卡馬克的九個鋼部分之一工作。© ITER 組織

法國核監管機構已下令國際聚變能源項目 ITER 推遲組裝其巨大的反應堆，直到官員解決安全問題。本月，ITER 組織希望獲得綠燈，開始將組成環形反應堆(稱為托卡馬克)的 11 米高的鋼段焊接在一起。但在 1 月 25 日，法國核安全局 (ASN) 發出一封信，下令停工，直到 ITER 能夠解決有關中子輻射、鋼部分輕微變形以及支撐反應堆的混凝土板上的載荷的擔憂。ITER 工作人員表示，他們打算在 4 月之前滿足 ASN，以便他們可以在 7 月之前開始焊接反應堆容器。“我們正在為此努力工作，”ITER 總干事 Bernard Bigot 說。

聚變通常被宣傳為未來的綠色能源，通過以與太陽相同的方式將氫同位素融合在一起來產生無碳電力。使同位素融合需要極高的溫度，而迄今為止建造的每個聚變反應堆消耗的熱量都比產生的熱量多。ITER 旨在顯示可以實現凈能量輸出，但它的成本很高——估計其建設起價約為 250 億美元——因為反應堆的復雜性以及將熱氣體保持在適當位置所需的巨大超導磁體. 作為美國、歐洲、俄羅斯、印度、日本、中國和韓國之間的合作伙伴關系，ITER 計劃于 2025 年開始運行，盡管它要到 2035 年才會使用產生電力的同位素氚作為燃料。

2012年，ASN驗證了ITER的總體設計并授權開工建設。但當 ITER 必須證明反應堆滿足安全要求時，它在建造過程中強加了幾個“保持點”。其中一個要點是工人們將九個反應堆部分中的前兩個部分降低并焊接在一起，每個部分重達 1200 噸，因為這個過程是不可逆轉的：如果以后進行任何更改或檢查，焊接部分太重而無法從坑中移除是必要的。

ASN 信函強調了三個問題領域。第一個問題是支撐托卡馬克的結構上的載荷。它被稱為 B2 板，是一塊 1.5 米厚的鋼筋混凝土塊，大小相當于兩個美國足球場。它依靠 493 個地震阻尼器將反應堆與地震隔離開來。它的設計可支撐 400,000 噸，但 ASN 希望保證，在施工期間進行一些設計更改后，樓板上的載荷仍在安全范圍內。“我們必須完成對所建質量的建模，”Bigot 說。

第二個問題是一旦反應堆開始運行，在反應堆附近工作的工作人員的輻射防護。來自反應堆的主要輻射將是高能中子，這些中子被圍繞反應堆的建筑物中厚厚的混凝土墻阻擋。Bigot 說，當反應堆運行時，沒有人會在反應堆大樓內。但在其生命周期中，反應堆本身會因中子轟擊而產生放射性，從而為在托卡馬克不運行時進入建筑物的工人創造了一個復雜的放射性環境。ASN 根據其信函的翻譯說，現有的“放射圖無法證明對限制暴露于電離輻射的控制”。

Bigot 說，ASN 通常只需要核設施來生成潛在輻射暴露的 2D 模型。但 ITER 建立了一個 3D 模擬來更精確地預測中子通量。Bigot 說，ASN 想要更多的證據證明這個模型和更簡單的模型一樣健壯。“我們必須證明我們的選擇是最好的選擇。”

第三個問題是焊接前兩個托卡馬克部分。在韓國建造之后，管理人員發現必須焊接在一起的表面有輕微的變形。ITER 工作人員開發了一個涉及機器人和人工焊工的修復程序，但 ASN 并不相信。Bigot 說，他現在有一份來自開發機器人焊接系統的西班牙公司的報告。該公司在全尺寸模型上測試了該過程，并表明工人可以進入進行焊接所需的密閉空間。該報告將成為 ITER 4 月份對 ASN 的回應的一部分。

COVID-19 的延誤已經將原定的焊接開始時間推遲到了 7 月。如果 ASN 在 4 月份接受 ITER 的解釋，那么這個時間表仍然可以實現，Bigot 說。盡管 ITER 的一些人擔心停工對時間表造成的威脅，但 Bigot 表示應該可以彌補時間。他說他也理解 ASN 希望小心使用一臺將成為同類產品中的第一臺機器的愿望。“他們希望非常準確地了解安全風險，”Bigot 說。“所以他們花更多的時間也就不足為奇了。”