日立等通過了核融合實驗爐重要組件的原型機認證測試

「ITER計畫」是一項橫跨日本、歐洲、美國、俄羅斯、韓國、中國與印度等國的大型國際合作計畫，旨在推進實現核融合技術，而國立研究開發法人量子科學技術研究開發機構（QST）則負責推進ITER設備在日本的採購與技術支援等工作。該計畫核心是位於法國聖保羅·萊·迪朗斯市（Saint-Paul-lès-Durance）建造中的實驗用核融合爐「ITER」。株式會社日立製作所與QST，自2022年1月起，致力於開發用於位於法國南部興建中的核融合實驗爐ITER中，最重要設備之一「偏濾器」（Divertor）之關鍵部件「外側垂直靶」。，並成功製作出了實機尺寸的原型機。並且，日立製造的外側垂直靶的「高熱負載測試體」也通過了由ITER機構的嚴格認證測試。

在計畫中，日本負責偏濾器與環向磁場線圈（Toroidal Field Coil，簡稱TF線圈）等ITER的關鍵設備之開發與製造，偏濾器的功能是在核融合反應持續穩定運作的過程中，將燃燒後未完全反應的燃料與核融合過程中產生的氦等雜質排出，以維持爐心等離子體的穩定，是磁場封閉型核融合爐的最重要設備之一。由於偏濾器必須承受來自等離子體之高熱的極端環境（遠超太空梭所承受的熱負荷），因此採用了如鎢（Tungsten）這類高熔點但加工困難的特殊材料。此外，偏濾器的與等離子體對向的表面需經過極為精密的形狀加工，不僅整體結構要精確，個別面材的傾斜角度、階差與間隙等的製造誤差也被要求在0.5毫米以下。因此，偏濾器被認為是ITER爐內設備中最困難製造的零組件之一。此外，外側垂直靶（Outer Vertical Target）在運作時須承受最大約16.5噸的強大電磁力，因此必須具備極其堅固的機械結構。

QST作為關鍵推手，主導材料製造商開發不會因熱負荷而產生裂縫的鎢一體式塊材，並確立一種銅合金冷卻管的製造方法，使該材料可在維持高熱傳導率的同時確保強度。此外，QST也開發了能耐受高熱負荷的高效「鈑金焊接技術」，以實現上述高性能材料的穩固接合。日立方面，則結合多年來於核能事業中累積的技術與經驗，開發出高品質、無缺陷的特殊材料焊接技術，適用於狹小且結構複雜部位的非破壞檢測技術（NDT），並透過多次驗證實作，成功實現了ITER機構所要求的機械加工與組裝精度在0.5毫米以內的極高標準。為提升製程效率與降低成本，日立更針對厚壁高強度不鏽鋼的焊接作業，專門開發了適用於偏濾器的自動焊接系統。該系統結合了配備焊接火炬的機器人手臂以及能將焊接對象位置與機械手臂動作同步控制的裝置，實現了更高品質且更低成本的焊接製程。

資料來源：日立（2025年7月23日）

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