维度网讯，英国聚变能源有限公司（UK Fusion Energy Ltd）通过两项欧洲专利申请，公开了其球形托卡马克能源生产（STEP）项目的模块化核心设计，旨在解决聚变反应堆的长期维护问题。

这两项专利文件（申请号EP4742271A1和EP4742272A1）详细描述了一种用于制造和维修真空容器的方法。真空容器是发生等离子体聚变的密封腔室，是聚变堆的核心部件。

传统聚变堆多采用大型一体式焊接外壳来承受运行时的热负荷和电磁负荷。但这种坚固结构带来了严重的维护瓶颈：当内部部件损坏时，整个反应堆需要长时间停机，技术人员必须切开厚重屏蔽层进行修复。STEP聚变团队表示，尽管这些设计有效，但维护和部件更换相当困难。

新公布的设计提出采用垂直堆叠的独立环形组件，取代单一焊接单元。在该方案中，托卡马克被拆分为相互叠放的模块化分段，每个模块将真空容器与相关内部系统结合，可单独组装、拆卸和维护。如果某个部件因辐射失效或退化，操作员可将特定环段从堆栈中吊出进行隔离维修，反应堆其余部分不受影响，备用模块可立即替换。这种布局旨在减少维护时需要连接和断开的连接数量，并改善对内部系统的访问。

不过，将聚变堆芯拆分为独立部件会引入主要风险——连接处的真空度下降。聚变反应需要接近绝对真空的条件，以防止杂质冷却等离子体。由于大型钢结构在强热和磁力下会变形膨胀，过去在未连接的环间保持紧密密封不现实。第二项专利采用了一种自适应流体密封装置，设计安装在金属环之间，以解决这一结构弱点。该系统结合了结构柔性与刚性真空保持，允许模块分段在运行期间膨胀和收缩，同时避免空气泄漏到堆芯中。

英国聚变能源有限公司知识产权部门负责人克莱尔·古迪尔（Claire Goodier）证实，这些专利申请代表了STEP创新通过国际专利框架进入公共领域的第一波浪潮。工程经理罗尔·韦尔霍芬（Roel Verhoeven）补充称，商业聚变的主要障碍是确保电厂在整个运营寿命内确实能得到维护。韦尔霍芬表示，这些申请中描述的模块化容器架构和相关密封概念正应对这些挑战，并支持未来聚变电厂的部署。