2013年11月15日08:31
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在1億度以上的超高溫下，等離子相互碰撞后會發生核聚變反應，從而產生巨大的能量。這就是理想的新一代能源——核聚變的發生原理。那麼，實現這一反應的核聚變設備是在什麼樣的車間生產出來的呢？筆者此前一直憑空想象，那是個大量使用最尖端機器人的近未來生產現場。
10月10日，三菱重工業公司向媒體公開了神戶造船廠的二見工廠。這裡正在生產用於全球主要國家參與的國際項目——國際熱核聚變實驗堆（ITER）的核心部件。其生產現場的確全是高科技。不過，即使是高科技，也比較貼近“工匠的技藝”和“創造性努力”。
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| 可將巨大線圈像“九連環”一樣組裝起來的巨大裝置。 |
二見工廠生產的是名為“環向場線圈”的部件。雖說是部件，但其體積十分龐大，長14米，寬9米，採用形似字母“D”的環狀結構。在不鏽鋼制容器的內側，嵌入了多根用於產生超導現象的導線。
國際熱核聚變實驗堆將等離子密封在環狀真空容器中。排列設置18個這種巨大的環狀部件，在其內側形成強大的磁場，以控制容器內的等離子。
精度要求比反應堆還高
雖說結構物體積龐大，但由於是在苛刻的環境下使用，因此不允許有半點誤差。二見工廠此前主要生產反應堆的壓力容器等。但核聚變推進室室長井上雅彥稱，用於國際熱核聚變實驗堆項目的設備“精度要求比反應堆還要高很多”。
工廠的一角設置了一個白色的巨大裝置。這也是為了實現高精度而開發的設備。在繞成字母D形狀的導線上，組合使用同樣焊接成字母D形狀的不鏽鋼強化材料“輻板”（radial plate）。三菱電機公司負責線圈部分的工程師稱，整個工序就像一個“九連環”。
雖說是導線，但每一根都很粗。將水平排列 4根導線做成的D字形線圈上下重疊堆放，在其中插入輻板。
說起來簡單，但實際上所要求的精度水平非常高。插入輻板時，需要加大上下線圈導線的間隔。但線圈的應變必須控制在0.1％以內。需要在這個極度有限的范圍內加大間隔，使輻板在旋轉的同時與線圈組合在一起。
線圈周長約為30米。由於體積龐大而且非常重，根本無法進行人工作業。因此開發出了可自動完成上述向九連環一樣工序的專用裝置。
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| 三菱電機的技術人員在介紹線圈中插入輻板的工序。 |
充分利用日本制造業的優勢
“九連環”是整個生產工序的一部分。此外也都是一些特殊的高難度工序。比如，線圈容器與輻板的焊接。巨大的不鏽鋼構造很難一體成型。需要首先對多個單件進行加工，然后將這些單件焊接連在一起。
此道工序也在精度方面存在課題。通常情況下進行焊接，在焊接部分，材料無論怎樣都會出現應變。焊接的零部件越厚，焊接所需時間越長，因此這一趨勢會更為明顯。對象物體越大，應變產生的誤差就會越大。
但在輻板上，相對於設計圖紙，平面上的誤差必須控制在1毫米以內。這是因為，如果不這樣，就無法與其他零部件組合，或者會影響到對強大電磁場的耐久性能。
三菱重工開發出了一種特殊激光焊接技術，解決了這一問題。此前，該公司為了制造反應堆等，積累了激光焊接技術。此次針對國際熱核聚變實驗堆對其進行了改良，提高了輸出功率。
核聚變研究自正式開始以來，至今已經過去50多年時間。雖然在原理方面已經達到一定水平，但如何制作承受巨大負荷並具有極高精度的巨大結構物成為亟需解決的課題。
由於國際熱核聚變實驗堆是由各國政府投入巨額資金實施的計劃，因此也有很多人批評稱這是個“無底洞”。但可以肯定的是，這個計劃讓擅長創造性努力及高精度加工技術的日本制造業有了大顯身手之地。（作者：熊野信一郎，日經能源環境網 供稿）
