英国Third Dimension GapGun 激光测量仪 | 核能工程应用

行业背景

在过去的 10 年里，Third Dimension 一直与英国原子能局 (UKAEA) 的 RACE (挑战性环境中的远程应用) 部门合作，通过加快核聚变的 MRO (维护、维修和大修) 过程来促进核聚变的发展。这是目前世界上最大的实验反应堆。

作为世界上最大的核聚变发电实验，JET（联合欧洲圆环）核聚变托卡马克1旨在利用能源，旨在进一步发展聚变发电。聚变基于为我们的太阳和恒星提供动力的相同原理，是迈向能源生产无碳世界的关键踏脚石。

我司通过其先进的轮廓测量系统支持 JET 的质量控制和 MRO。当 Third Dimension 最初开始与 UKAEA 合作时，现场安装了手持式 GapGun 并用于检查，进出融合装置多年。然而，为手持测量而设计的 GapGun 于去年升级为最近推出的 Vectro 系统。

产品测试面临的挑战

在反应堆内部，专门设计的瓷砖密密麻麻，覆盖托卡马克核心的内部区域，保护它免受过程产生的极端温度和恶劣环境的影响。这些带铍涂层的堞形铬镍铁合金瓷砖在美国制造，每百克成本超过 700 美元。瓷砖大约为 1 平方厘米，并以一定角度略微偏移，以促进核心中的热气体（称为等离子体）以受控方式循环。这对确保瓷砖在严格控制的公差范围内提出了挑战。

瓷砖之间任何过多的台阶或间隙都会增加等离子可能导致瓷砖脱落或损坏的危险。这将意味着昂贵的更换，因此在这些瓷砖上进行检查和正确定位对项目至关重要。然而，瓷砖不可避免地会不时损坏，通常是由于等离子从 JET 强大的磁场中逸出。因此，作为定期维护程序的一部分，JET 设施每两年关闭六个月进行大修，这就是 Vectro 发挥作用的时候。

优化方案

屡获殊荣的 GapGun 技术是检查瓷砖位置是否正确（在 10 微米以内）的唯一方法，可确保在反应堆运行时将损坏降至最低。人眼不可能检测到这样的精度。在使用 GapGun 和 Vectro 之前，操作员必须通过肉眼检查质量，使用标准间隙冲洗测试，与检查表进行比较，并将所有数据手动输入电子表格。这很慢并且容易出错。 GapGun 和现在的 Vectro 以电子方式立即提供结果，因此操作员可以记录所做的工作。节省项目时间和金钱，他们一次又一次地提供可重复的结果。使用这种检测方法不仅意味着可以减少在实验过程中失败的瓷砖数量（允许更高的成功测试机会），而且将来还可以满足更严格的公差。

展望下一阶段的聚变发电发展，法国南部的ITER2反应堆目前正在建设中，预计2035年完工。JET正在为ITER进行技术准备，以确保其成功——发挥强大作用在聚变能的发展中。

文献 DOI: 10.1016/j.fusengdes.2013.01.084