英国聚变能源有限公司(UK Fusion Energy Ltd)近日公布两项欧洲专利申请，涉及英国首个原型聚变能源工厂STEP(用于能源生产的球形托卡马克)的关键工程设计。这两项申请分别为EP4742271A1“模块化容器组件”和EP4742272A1“模块化容器组件用流体密封装置”。
根据申请内容，STEP项目提出了一种新的真空容器设计思路：不再把托卡马克真空容器建成一个大型整体焊接结构，而是分成一系列可堆叠的环形模块。每个模块把真空容器本体与相关的容器内系统结合在一起，可独立组装、拆卸、检修和重新安装。
真空容器是聚变电站中最复杂的系统之一，需要在高温、电磁力和中子辐射等严苛条件下保持真空环境。传统大型焊接结构虽然可行，但在后期维护和部件更换方面难度较高。STEP的模块化方案希望减少维护期间需要反复连接和断开的接口数量，同时改善对内部系统的检修通道，使关键部件在电站全生命周期内更便于管理和更换。
与模块化结构配套的，是相邻容器模块之间的密封系统。第二项专利申请聚焦于这一设计，目标是在多个模块接口处保持可靠的真空密封，同时适应大型制造结构可能出现的制造公差和变形。对于模块化真空容器而言，密封性能是能否维持等离子体约束条件的关键。
英国聚变能源有限公司知识产权主管克莱尔·古迪尔表示，这些专利申请的公布是UKFE和STEP项目的重要里程碑，代表着该项目首批通过专利制度进入公共领域的创新成果，也体现了项目正在推进的工程创新。
该公司工程经理罗尔·弗霍芬表示，聚变电站面临独特工程挑战，特别是在系统既要可靠运行、又要在整个服役期内保持可维护性方面。此次公布的模块化容器架构和相关密封概念，正是为了应对这些问题，并为未来聚变电站部署提供支持。
这些申请显示，STEP项目不仅关注聚变电站的性能目标，也在同步考虑未来电站如何更高效地组装、维护和长期运行。
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