聚变装置需要的电流不是慢慢升起来的。
点火瞬间,磁体、电源和加热系统会在几秒内索取巨大能量。
电网无法承受这样的脉冲。
基地用四组大型飞轮储能机,把电能提前存进高速旋转的转子。实验开始时,飞轮减速,动能通过发电机释放成电流。
其中三组正常。
四组飞轮并非简单互为备用。
它们分别承担不同放电阶段,前三组的能量无法临时转给第四组。
少一组不是少四分之一性能,而是整个脉冲在特定时刻断掉一环。
第四组飞轮重一百二十吨,直径十六米,是脉冲末段维持等离子体控制的关键设备。
没有它,点火也能开始,却会在最需要稳定的时刻失去控制电流。
周野进入飞轮真空舱时,转子已经完全停稳。
轮缘由高强度马氏体钢分段锻造,再通过大型螺栓与辐板连接。七条微裂纹都位于轮缘内侧,最长一点八毫米。
检测团队用磁粉、超声和涡流三种方法复核。
磁粉看开口,超声测深度,涡流确认裂纹边缘仍在活动。
静止时,它们连指甲划痕都算不上。
每分钟三千六百转时,轮缘线速度超过三千米每秒。
巨大的离心力会让裂纹尖端应力成倍放大。一块几公斤的轮缘碎片若脱离,足以穿透真空舱防护层。
更可怕的是转子不平衡。
一百二十吨质量以每秒六十圈旋转,质心只偏一毫米,轴承承受的周期载荷便可能达到数十吨。
基地已经把转速限制在八百转。
五天后的实验需要至少三千四百转。
“裂纹什么时候出现的?”周野问。
飞轮总工罗振岳调出记录。
三个月前超声检测完全正常。
上周完成一次两千八百转试验后,振动略有增加。停机复查发现第一条裂纹,扩大检测范围后又找到六条。
裂纹都在同一圈深度,却分布于四块轮缘锻件。
不像单个材料缺陷。
四块锻件来自不同炉次,却在同一半径开裂,也排除了某一炉钢存在集中夹杂。
裂纹与制动热斑高度重合,材料批次只决定伤得快慢。
周野检查转子最近一年的启停数据。
飞轮并不长期满速运行。
每次实验前加速,结束后减速。正常减速需要把剩余能量回馈电网,大约四十分钟。
两个月前一次电网故障,飞轮使用机械应急制动,在九分钟内从两千六百转降到零。
制动器位于轮缘内侧。
历史温度传感器装在外圈,最高只记录到一百二十度。
周野反算出内侧接触面可能超过三百八十度,外圈传感器却来不及响应。
一只位置正确却响应太慢的传感器,让极端事件在报告里消失了。
摩擦热让内圈温度迅速升高,外圈仍然较冷。转子表层被热膨胀推向外侧,冷却后又留下环向拉应力。
七条裂纹正好位于温度梯度最大区域。
“应急制动参数符合设计。”罗振岳说。
“设计假设轮缘材料完全一致。”周野指向四块锻件交界,“实际每块钢的热扩散速度略有差别。温度相同,不代表内部热应力相同。”
梁师傅摸了摸已经冷却的制动环。
“九分钟刹住一百二十吨,你们这是拿刹车当炼钢炉。”
罗振岳无奈:“不刹,电网失电后磁轴承和真空系统撑不了四十分钟。”
应急制动不是错误。
真正的问题,是转子经历一次极端热冲击后,仍按普通状态继续使用。
现有七条裂纹可以磨除。
但轮缘内圈去掉材料会破坏动平衡,也无法消除更深处尚未张开的残余应力区。
周野让检测团队先不追裂纹。
他在轮缘不同深度布置激光超声,通过声速微小变化反演残余应力。
结果显示,七条裂纹外还有一圈长达二十七米的高拉应力带。
那里暂时没有缺陷。
只要飞轮再次高速旋转,任何夹杂或加工纹路都可能成为第八条裂纹。
五天时间,他们不只要补好七条伤口。
还要把二十七米轮缘中看不见的“撕裂力”拿掉。
安全团队给出硬条件。
任何现场处理不能降低轮缘名义强度,不能把转子温度升高超过二十度,也不能依赖点火当天的主动控制掩盖结构缺陷。
飞轮必须在控制系统失效后仍然具备安全减速余量。
换句话说,修复后的转子不能靠磁轴承拼命拉住,才表现得像一台好机器。
传统整体回火需要把百吨转子送入大型热处理炉。
拆装、加热和重新动平衡至少三个月。
距离点火,只剩一百一十七小时。