《Exel公司与CNIM公司合作研发玻璃纤维复合材料组件,助力世界上最大的聚变实验设施》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-04-09
  • 3月21日,位于芬兰万塔河的全球挤拉成型公司-Exel复合材料公司宣布正在与法国工业承包商CNIM合作,为世界上最大的聚变实验设施-国际热核实验反应堆(ITER)的磁体支撑结构制造玻璃纤维组件。为了达到对预压缩环的严格质量要求,Exel复合材料公司成功地生产出没有任何缺陷的长度约3km的复合材料拉挤型材,完美的解决了问题。

    在法国Saint-Paul-lez-Durance地区,花费180亿欧元正在建造的国际热核实验反应堆(ITER)是为了表明可以将核聚变能源商业化,给人们提供一种安全、环保的能源。ITER将利用由超导磁体控制的氢聚变来产生大量热能。这种热量将驱动商业设备-涡轮机发电。

    复合预压缩环是ITER磁体系统支撑结构的基石,其直径约为5米,横截面约为30 cm×30 cm,重量略高于3吨。研究人员为了确保环形磁场线圈的正常运行,使用复合预压缩环创建了一个磁“笼”来限制超热(1.5亿°C)等离子体的运动。同时,为了减少由强磁场作用造成线圈的疲劳变形,研究员将三套预压缩环放置在线圈的顶部。如果将来需要更换,再另外制造三套。此外,为了使得预压缩环能够承受室温下最高500MPa的最大环向应力,最好选择含有高纤维的玻璃纤维环氧树脂复合材料作为承受这种极端载荷的材料,这样既可以避免电磁流的循环,还能具有较长的使用寿命。

    法国土伦CNIM工厂的工程师负责研发备用预压缩环的制造工艺及其后续生产技术。这种新型工艺则需要依赖于Exel复合材料公司生产的拉挤复合材料型材。通过在金属工具上缠绕2毫米厚,2.8公里长的扁平拉挤型材生产预压缩环。每层都缠绕0.12毫米厚的环氧树脂胶带。并将缠绕好的环形叠层固化,然后加工成最后所需的尺寸。

    CNIM公司选择将Exel复合材料作为该项目的研究基础,并且事实上已经证明了使用Exel复合材料制造高质量产品方面的能力可以满足最苛刻的应用要求。Exel公司配置了高性能环氧树脂系统,符合使用预压缩环的机械规格,并通过在线无损检测(NDT)来保证所提供的3公里拉挤型材在整段长度上没有缺陷。然而,处理这段长度的配置文件引发了更大的挑战。因此,Exel公司将复合材料产品缠绕在定制的线轴上,供应给CNIM公司来解决这一问题。

    CNIM公司已经制造了一系列成套的产品原型,目前正在进行在线无损检测(NDT)以及质量测试。预计将于今年晚些时候开始生产全尺寸预压缩环。销售部高级副总裁Kari Loukola表示:“我们非常自豪Exel型材已经提供了操作这种非常复杂的仪器所必需的精度和性能。它为未来的聚变发电厂铺平了道路。”这代表了Exel致力于追求复合材料新应用的创新,并与客户合作的又一例证。ITER工厂已经完工了50%,计划于2025年投入First Plasma(机器开关)。ITER 科学家预测融合工厂可能会在2040年开始上线投入生产。

相关报告
  • 《复合材料在英国最新的聚变装置中的特殊应用》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-06-13
    • 6月8日,Rockwood 复合材料公司(德文郡,英国)宣布,它已经使用复合材料成功地为英国最新的聚变装置 - Tokamak能源公司(牛津郡,英国)提供的ST40装配中心核。 该装置的中心核由24个环形场线圈内部元件组成,每个线圈都用玻璃纤维预浸/ Kapton(美国杜邦公司生产的聚酰亚胺(PI)薄膜材料的商品名称) /玻璃纤维预浸层进行绝缘。 硅增强器加固系统用于控制固化过程中的位置和压力。该系统能使空气和树脂逐渐从Kapton膜下挤出,并确保Kapton与环形磁场线圈紧密结合,从而形成均匀一致的绝缘层。 然后将组件粘合在一起,精确控制粘合线的厚度。 采用干玻璃纤维织物提供0.1mm粘接接头来控制粘接线厚度和分散粘接系统。 Rockwood复合材料公司在电磁螺线管上采用了相同的绝缘方法,从而在ST40中形成了许多磁场。再次在卷绕过程中以螺旋重叠的方式用玻璃纤维预浸料和Kapton绝缘,两种材料也被用在每个线圈之间。最后,整个螺线管用玻璃纤维预浸料包裹。 Rockwood复合材料公司还提供了由大量定制的碳纤维带组成的用于ST40的低温悬浮系统。 这项技术也被应用于世界上最大的法国聚变实验室ITER,该实验室拥有来自35个国家的工程师和科学家。 Rockwood 复合材料公司的总经理Mark Crouchen说:“聚变设备是为了创造一个最极端的环境-比太阳能系统中的任何地方都要高的极端温度。复合材料的性能有助于使ST40达到比太阳中心温度还高的一个极端的温 度。” ST40项目经理Graham Dunbar补充说道:“我们在制造高磁场Tokamak中心核时面临着一个棘手的问题,直到我们遇到了RooWooCo复合材料公司。该公司重要的工程师团队能够通过创新的复合材料来找到最好的解决方案。 ST40的设计表明,在成本效益高的设备中融合温度-100m°C是可能的。 文章来源于CW网站,原文题目:Composites featured in UK's newest fusion device。
  • 《德国公司联手开发玻璃纤维纱线产品》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-12-09
    • 德国AMAC公司宣布与亚琛工业大学衍生初创企业FibreCoat合作,对包括铝复合纤维纱在内的系列产品进行市场推广。FibreCoat公司的主要产品有金属复合玻璃纤维或玄武岩纤维纱线、织物和复合材料。 具体来讲,FibreCoat最近开发的Alucoat产品,是以玄武岩纤维或玻璃纤维为芯、以铝为涂层的双组份多丝纱线,适合用作雷达、天线、无人驾驶车辆、移动电话和某些建筑的电磁屏蔽材料。由于Alucoat具有高热导率和传热能力,FibreCoat表示该材料也可被用于汽车电池盒、细颗粒空气过滤器的电动分流器、铸铝件的增强体和智能织物的导电纱等工业应用。 Alucoat将以纱线、织物和无纺布的形式于2021年元旦上市,规格和种类齐全。该材料的耐受工作温度最低为400°C。另外,该材料能够达到80~120分贝的屏蔽效能。 “Alucoat是市面上首款在纺丝过程中将每一根单丝都均匀覆盖上铝涂层的纱线产品,”FibreCoat公司首席执行官Robert Brüll博士介绍说。“因此,该产品拥有优异的性能,其电磁屏蔽性能和热传导性能出众,价格也比目前市面上的产品低很多。另外,我们正在为汽车和工业应用领域开发一种带有聚丙烯涂层的玻璃纤维多丝纱线。”