聚變裝置需要的電流不是慢慢升起來的。
點火瞬間,磁體、電源和加熱系統會在幾秒內索取巨大能量。
電網無法承受這樣的脈沖。
基地用四組大型飛輪儲能機,把電能提前存進高速旋轉的轉子。實驗開始時,飛輪減速,動能通過發電機釋放成電流。
其中三組正常。
四組飛輪並非簡單互為備用。
它們分別承擔不同放電階段,前三組的能量無法臨時轉給第四組。
少一組不是少四分之一性能,而是整個脈沖在特定時刻斷掉一環。
第四組飛輪重一百二十噸,直徑十六米,是脈沖末段維持等離子體控制的關鍵設備。
沒有它,點火也能開始,卻會在最需要穩定的時刻失去控制電流。
周野進入飛輪真空艙時,轉子已經完全停穩。
輪緣由高強度馬氏體鋼分段鍛造,再通過大型螺栓與輻板連接。七條微裂紋都位于輪緣內側,最長一點八毫米。
檢測團隊用磁粉、超聲和渦流三種方法復核。
磁粉看開口,超聲測深度,渦流確認裂紋邊緣仍在活動。
靜止時,它們連指甲劃痕都算不上。
每分鐘三千六百轉時,輪緣線速度超過三千米每秒。
巨大的離心力會讓裂紋尖端應力成倍放大。一塊幾公斤的輪緣碎片若脫離,足以穿透真空艙防護層。
更可怕的是轉子不平衡。
一百二十噸質量以每秒六十圈旋轉,質心只偏一毫米,軸承承受的周期載荷便可能達到數十噸。
基地已經把轉速限制在八百轉。
五天後的實驗需要至少三千四百轉。
“裂紋什麼時候出現的?”周野問。
飛輪總工羅振岳調出記錄。
三個月前超聲檢測完全正常。
上周完成一次兩千八百轉試驗後,振動略有增加。停機復查發現第一條裂紋,擴大檢測範圍後又找到六條。
裂紋都在同一圈深度,卻分布于四塊輪緣鍛件。
不像單個材料缺陷。
四塊鍛件來自不同爐次,卻在同一半徑開裂,也排除了某一爐鋼存在集中夾雜。
裂紋與制動熱斑高度重合,材料批次只決定傷得快慢。
周野檢查轉子最近一年的啟停數據。
飛輪並不長期滿速運行。
每次實驗前加速,結束後減速。正常減速需要把剩余能量回饋電網,大約四十分鐘。
兩個月前一次電網故障,飛輪使用機械應急制動,在九分鐘內從兩千六百轉降到零。
制動器位于輪緣內側。
歷史溫度傳感器裝在外圈,最高只記錄到一百二十度。
周野反算出內側接觸面可能超過三百八十度,外圈傳感器卻來不及響應。
一只位置正確卻響應太慢的傳感器,讓極端事件在報告里消失了。
摩擦熱讓內圈溫度迅速升高,外圈仍然較冷。轉子表層被熱膨脹推向外側,冷卻後又留下環向拉應力。
七條裂紋正好位于溫度梯度最大區域。
“應急制動參數符合設計。”羅振岳說。
“設計假設輪緣材料完全一致。”周野指向四塊鍛件交界,“實際每塊鋼的熱擴散速度略有差別。溫度相同,不代表內部熱應力相同。”
梁師傅摸了摸已經冷卻的制動環。
“九分鐘剎住一百二十噸,你們這是拿剎車當煉鋼爐。”
羅振岳無奈︰“不剎,電網失電後磁軸承和真空系統撐不了四十分鐘。”
應急制動不是錯誤。
真正的問題,是轉子經歷一次極端熱沖擊後,仍按普通狀態繼續使用。
現有七條裂紋可以磨除。
但輪緣內圈去掉材料會破壞動平衡,也無法消除更深處尚未張開的殘余應力區。
周野讓檢測團隊先不追裂紋。
他在輪緣不同深度布置激光超聲,通過聲速微小變化反演殘余應力。
結果顯示,七條裂紋外還有一圈長達二十七米的高拉應力帶。
那里暫時沒有缺陷。
只要飛輪再次高速旋轉,任何夾雜或加工紋路都可能成為第八條裂紋。
五天時間,他們不只要補好七條傷口。
還要把二十七米輪緣中看不見的“撕裂力”拿掉。
安全團隊給出硬條件。
任何現場處理不能降低輪緣名義強度,不能把轉子溫度升高超過二十度,也不能依賴點火當天的主動控制掩蓋結構缺陷。
飛輪必須在控制系統失效後仍然具備安全減速余量。
換句話說,修復後的轉子不能靠磁軸承拼命拉住,才表現得像一台好機器。
傳統整體回火需要把百噸轉子送入大型熱處理爐。
拆裝、加熱和重新動平衡至少三個月。
距離點火,只剩一百一十七小時。