中国环流三号搬迁拆除工程：技术、挑战与经验

一、引言

中国环流三号作为我国自主研制、目前设计参数最高、规模最大的核聚变大科学装置，在可控核聚变研究领域发挥着关键作用 。然而，随着科研需求的变化以及实验设施布局的调整，中国环流三号的搬迁拆除工程提上日程。这一工程不仅是对装置物理位置的转移和结构的拆解，更是一次对复杂大科学装置工程技术的挑战与创新实践。其成功实施对于保障我国核聚变研究的持续推进、优化科研资源配置具有重要意义，同时也为全球类似大科学装置的退役、搬迁等工程提供中国方案和经验借鉴。

二、工程背景与目标

2.1 中国环流三号概述

中国环流三号于 2020 年 12 月建成并实现首次放电，是我国核聚变研究的重要平台 。装置内部结构复杂，由 30 多个子系统、1100 多套 / 台设备组成，高度约 18 米（地上 8.3 米，地下三层），主体总重约 500 吨 。其在运行期间取得了众多科研成果，如 2022 年 10 月等离子体电流突破 100 万安培，2023 年 8月首次实现 100 万安培等离子体电流下的高约束模式运行等，为我国可控核聚变技术发展做出重要贡献。

2.2 搬迁拆除原因

随着科研方向的拓展和升级，原有的实验场地无法满足中国环流三号进一步改造和升级的需求。新的实验基地具备更完善的配套设施和更大的空间，能够支持装置开展更高参数的实验研究，推动我国核聚变研究向更高水平迈进。同时，出于优化科研资源布局，整合区域科研力量的考虑，决定对中国环流三号进行搬迁拆除。

2.3 工程目标

本次工程的核心目标是在确保设备安全和完整性的前提下，将中国环流三号从原场地搬迁至新场地，并按照随时可重新安装运行的标准进行拆除 。要求对十多万件零部件进行精细处理，包括准确记录位置、做好防潮、防震、密封等防护措施，分类编号、打包和储存，以便后续在新场地能够顺利完成安装调试，快速恢复实验运行能力。

三、搬迁拆除技术方案

3.1 整体规划

项目团队制定了详细的搬迁拆除计划，将整个工程划分为前期准备、拆除、运输、新场地安装准备等多个阶段 。在前期准备阶段，对装置进行全面检测评估，绘制详细的设备布局图和拆解流程图；拆除阶段遵循先辅助设备、后核心设备，从上到下、从外到内的顺序进行；运输过程采用专业的运输设备和定制的包装方案，确保设备在运输途中不受损坏；新场地同步开展基础建设和安装准备工作，为设备的重新安装创造条件。

3.2 自研工装运用

针对中国环流三号结构复杂、拆除难度大的特点，项目团队自主研发了一系列专用工装 。例如，设计了具有高精度定位功能的拆解工装，能够在狭小空间内准确地对设备部件进行分离，避免因拆除过程中的碰撞和拉扯对设备造成损伤。研发了可调节式承重工装，用于在拆除和搬运过程中支撑和固定大型设备部件，确保其稳定性，有效解决了大型部件拆除和搬运的难题。

3.3 零部件处理技术

在拆除过程中，对十多万件零部件采用边拆除边记录位置的方式 。利用先进的数字化记录技术，为每个零部件建立唯一的识别码，通过扫描识别码，可实时获取零部件的原始位置、安装顺序等信息。对于易损零部件，采用特殊的防护材料进行包裹，如使用高弹性的防震泡沫和防潮密封袋，确保其在储存和运输过程中不受环境因素影响。同时，按照系统和功能对零部件进行分类，编号后整齐打包存放，建立详细的库存管理系统，方便后续查找和取用。

3.4 运输保障措施

运输环节采用专业的大型运输车辆和定制的运输托架 。根据设备部件的尺寸和重量，合理安排运输车辆的装载方案，确保重心平衡。在运输托架上安装减震装置和固定夹具，防止设备在运输过程中因震动和位移而受损。此外，运输路线提前进行勘察，避开路况复杂和限高限重路段，并配备专业的护送人员，全程监控运输过程，确保设备安全抵达新场地。

四、工程实施过程与挑战应对

4.1 拆除施工

拆除施工从装置的外部辅助设备开始，逐步深入到核心部件 。施工人员在拆除过程中严格按照既定的拆解流程和安全规范操作，每拆除一个部件都进行详细的检查和记录。在拆除大型线圈磁体时，由于其重量大、体积大，且周围空间狭窄，施工难度极大。项目团队通过多次模拟和现场测试，采用分步拆解、多点吊装的方式，利用自研的承重工装和高精度吊装设备，成功完成了磁体的拆除工作，确保了施工安全和设备完整性。

4.2 运输过程

在运输过程中，遇到了道路限高、桥梁承重等问题 。项目团队与交通管理部门密切沟通，提前申请特殊运输许可，并对部分路段进行临时改造，如拆除限高设施、加固桥梁等。在经过复杂路段时，采用低速行驶、分段护送的方式，确保运输车辆平稳通过。同时，利用实时定位系统和远程监控设备，对运输车辆进行全程跟踪，及时处理运输过程中出现的突发情况，如恶劣天气影响等。

4.3 新场地准备

新场地的准备工作同步进行，包括基础建设、配套设施安装等 。在基础建设方面，按照中国环流三号的安装要求，进行了高精度的地基浇筑和预埋件安装，确保基础的稳定性和承载能力。同时，安装调试新场地的供电、供水、供气等配套设施，为设备的重新安装和运行提供保障。在设备到达新场地前，完成了安装区域的清理和布局规划，为设备的顺利安装创造了良好条件。

4.4 挑战应对策略

面对拆除难度极大、内部结构复杂、参考工艺较少等挑战，项目团队采取了一系列应对策略 。一方面，加强技术研发和创新，通过自主设计和制造专用工装，解决拆除和运输过程中的技术难题；另一方面，组织专家团队进行技术论证和方案优化，对每一个施工环节进行反复研究和模拟，确保方案的可行性和安全性。此外，注重团队协作和沟通，建立了高效的协调机制，及时解决工程实施过程中出现的问题。

五、工程成果与经验总结

5.1 工程成果

经过项目团队的不懈努力，中国环流三号搬迁拆除工程仅用 2 个月就顺利完成 ，并通过验收。所有设备部件均安全运抵新场地，且状态良好，为后续的重新安装和实验运行奠定了坚实基础。此次工程的成功实施，不仅保障了我国核聚变研究的连续性，也为新场地的科研工作开展创造了有利条件。

5.2 经验总结

技术创新是关键 ：在面对复杂的工程技术难题时，自主研发专用工装和采用先进的数字化技术，有效解决了拆除、运输和零部件管理等方面的问题，为工程的顺利进行提供了技术支撑。

科学规划与精细管理 ：详细的工程规划、合理的施工流程和严格的质量控制，确保了工程各个环节的有序推进。对零部件的精细处理和库存管理，为设备的重新安装提供了便利，提高了工程效率。

团队协作与沟通 ：项目涉及多个专业领域和部门，高效的团队协作和沟通机制是解决问题、协调资源的重要保障。通过建立跨部门的协调小组，及时解决工程实施过程中的矛盾和问题，确保了工程进度和质量。

六、结论

中国环流三号搬迁拆除工程的成功实施，是我国在大科学装置工程领域的一次重要实践 。通过创新的技术方案、科学的项目管理和高效的团队协作，克服了诸多困难和挑战，圆满完成了工程目标。此次工程不仅为中国环流三号在新场地的重新安装和升级改造创造了条件，也为我国未来大科学装置的搬迁、拆除、维护等工程积累了宝贵经验。在未来的科研设施建设和改造中，应继续加强技术创新、科学规划和团队建设，不断提升我国大科学工程的实施水平，为科技创新和国家发展提供有力支撑。