Produksi
Tahun 2020 ditandai dengan perpindahan dari produksi ke pemasangan beberapa komponen terpenting dari tokamak internasional. Kita berbicara tentang sektor pertama ruang vakum, beberapa magnet bidang toroidal sekaligus, kumparan pertama bidang poloidal, dasar cryostat dan banyak elemen yang lebih kecil, tetapi tidak kalah pentingnya.
Pada akhir 2019, Korea Selatan menyelesaikan pengelasan dan perakitan sektor pertama ruang vakum (dari 4 yang diproduksi di Korea). Ini adalah produk kompleks dengan berat 440 ton - bejana dua dinding dengan tebal dinding hingga 60 mm (rata-rata - 40) dan struktur kompleks di antara dinding (berikut adalah elemen untuk mengencangkan dinding pertama dan rakitan pelindung biologis baja). Yang pertama dari sektor jenisnya dari ruang hampa tokamak ITER Ngomong-ngomong, elemen proteksinya adalah balok-balok baja boron, yang produksi 9000 unitnya diselesaikan India pada tahun 2020. Tugas produksi sangat rumit dengan geometri sektor, dengan permukaan kelengkungan ganda di mana-mana, dengan latar belakang tuntutan tertinggi pada presisi manufaktur.
Pabrikan Korea telah merilis video bagus, yang menunjukkan karya besar untuk menciptakan produk ini.
Namun, keajaiban rantai produksi sedang dalam perjalanan - sektor Korea kedua sedang dalam perjalanan, yang harus diselesaikan pada paruh pertama tahun 2021, dan kemudian 2 yang terakhir, diharapkan di Cadarache pada akhir tahun 2022.
Dalam proses merakit tokamak menjadi satu ruang, dibutuhkan banyak alat berat (perlu geometri), juga dibuat di Korea. Secara khusus, kita membutuhkan kolom tengah dan gantungan radial aktif, berwarna hijau pada gambar di bawah.
Jadi, pada tahun 2020, elemen-elemen ini diproduksi dan diuji, dan sudah pada tahun 2021 mereka harus digunakan.
Bersama dengan setiap sektor ruang vakum, dua kumparan 320 ton bidang toroidal dipasang di tambang - magnet paling kuat di dunia saat ini. Produksi 18 magnet ini sudah dimulai pada tahun 2009 dan mencakup 6 tahap besar: produksi kabel superkonduktor, papan radial, perakitan panjang superkonduktor, perakitan paket gulungan, produksi badan kumparan, perakitan kumparan. Dan akhirnya, pada tahun 2020, kumparan siap pakai mulai meluncur dari konveyor Jepang dan Eropa, di mana sudah ada 5 kumparan siap pakai pada akhir tahun. Dua kumparan toroidal selesai pertama di situs Cadarache dalam persiapan untuk perakitan dengan sektor pertama ruang toroidal.
Dan sedikit lebih awal - dalam proses pengelasan, bukaan di mana paket gulungan kabel superkonduktor dimasukkan ke dalam badan daya kumparan.
Dan satu foto lagi dengan proses yang sama untuk pemahaman skala yang lebih baik.
Dan ini adalah proses teknis lainnya - mengisi bagian dalam kumparan dengan epoksi, yang harus dipanaskan dan dimiringkan 10 derajat.
Anehnya, pada awal proyek, magnet ini dianggap sebagai salah satu tantangan teknologi utama, yang sebagian besar menentukan waktu dan biayanya. Namun, industri dengan cemerlang mengatasi tugas ini. Antara lain, perlu dicatat VNIIKP Rusia, yang memproduksi kabel superkonduktor sepanjang 22 kilometer dari untaian TVEL, yang sekarang berada di dalam magnet jadi.
Selain magnet toroidal, ada 4 jenis lain di tokamak: solenoida sentral, poloidal, korektif dan magnet hangat dalam ruangan untuk stabilisasi vertikal dan penekan ELM. Dari sudut pandang jadwal perakitan, yang paling penting adalah kumparan poloid PF6 dan PF5 dan satu set 6 magnet pengoreksi bawah.
18 magnet koreksi akan ditempatkan dalam konfigurasi ini. Magnet "kecil" dengan 32 atau 40 putaran kabel superkonduktor dengan arus 10 kA ini diperlukan untuk koreksi medan terkontrol dari magnet utama.
PF6 diproduksi kembali pada tahun 2019 di Cina, tetapi baru mencapai Kadarash pada bulan September, dan, saya curiga, pandemi itu hanya alasan dan itu tentang beberapa tiang tembok yang dapat dilepas. Dari Oktober hingga akhir Desember, pengujian dingin PF6 dilakukan dan akhirnya, keindahan 400 ton hampir siap untuk dipasang di bagian bawah dasar cryostat (dari mana kemudian akan dipindahkan ke tunggangan di bagian bawah "donat" ketika dirakit di tambang). Coil PF6. Dengan mengklik gambar, Anda dapat membuka ukuran penuh dan melihat detailnya - menyatukan lapisan di antara mereka, mendinginkan kolektor helium dan kabel dari sensor suhu dan tegangan
Kumparan PF5 lainnya, dengan diameter 17 meter, segera dibuat di lokasi ITER, bersama dengan 4 kumparan poloid lainnya, yang dimensinya tidak memungkinkan untuk diangkut. Pada pertengahan Desember itu dipasang di bangku tes dan dalam beberapa bulan kami dapat mengharapkan pengiriman.
Situasi dengan kumparan koreksi superkonduktor terasa lebih menyedihkan. Pada tahun 2018 silam, China yang bertanggung jawab atas pembuatannya, melaporkan selesainya pembuatan magnet pertama, dan pengiriman magnet pertama pada akhir tahun 2019. Pada akhir tahun 2019 baru tentang uji coba magnet dan pengiriman 4 buah pertama pada awal tahun 2020. Namun hingga saat ini belum sampai pada pengiriman. terjadi, bagaimanapun, itu tidak diumumkan ke publik di mana pun. Sayangnya, kumparan koreksi tidak dapat dipasang setelah dimulainya perakitan ruang vakum, jadi jika orang Cina tidak ingin mengganggu jadwal perakitan, mereka harus buru-buru dengan elemen ini.
Proses memasukkan belitan superkonduktor dari kumparan koreksi bawah ke dalam casing baja, 2018.
Pada tahun 2020, elemen sistem catu daya untuk magnet ITER secara aktif diproduksi dan dipasang. Izinkan saya mengingatkan Anda bahwa meskipun magnet superkonduktor, dan sepertinya Anda tidak dapat memberi mereka makan, fisika tokamaks memerlukan perubahan (terkadang sangat tajam) kekuatan medan dan, karenanya, arus selama peluncuran. Mempertimbangkan dimensi fisik magnet dan energi medan yang tersimpan di dalamnya, kekuatan konverter yang mengontrol arus sangat besar. Pada tahun 2020, penyearah sinkron thyristor serial dengan kapasitas 10 hingga 50 megawatt, buatan Korea Selatan dan China, mulai berdatangan di situs Cadarash. Elemen penting lainnya, yang pengirimannya dimulai tahun lalu, adalah modul switching Rusia: 10 pertama dari 150 peralatan yang dikirim ke Prancis pada November. Produksi dan pasokan busbar aluminium untuk 20 jalur umpan magnet juga terus berlanjut.
(12- ) …
… , .
FMS ~50 . , — «» — «», ( )
Beberapa cerita produksi yang menarik terkait dengan sangkar daya sistem magnet. Kombinasi 15 megaampere arus plasma dan medan 6-13 Tesla menghasilkan magnet yang sangat beragam dalam gaya arah hingga puluhan ribu ton. Banyak mekanisme rumit yang digunakan untuk menahan geometri sistem magnet, fleksibel di satu arah dan kaku di arah lain.
Mari coba selami detailnya di sini dan lihat salah satu perangkat yang bertanggung jawab untuk mengencangkan solenoid pusat. Tampilan solenoida pusat yang sangat detail dengan semua struktur mekanisnya. Dan berikut adalah salah satu detail dari struktur CA. Pembaca yang jeli akan tahu yang mana.
Solenoida pusat, 6 modul magnetik yang berada pada tahap produksi yang berbeda (khususnya, 1 sudah sepenuhnya siap) akan ditarik ke arah longitudinal dengan gaya 21.000 ton.
Untuk memahami angka-angka di "lapangan sepak bola" - untuk upaya seperti itu Anda hanya perlu 2 pers seperti itu.
Mengapa ini perlu? Faktanya adalah bahwa selama proses start-up di CS, arus akan dengan cepat berkurang menjadi nol dan menjadi nilai yang sangat negatif, dan dalam modul yang berbeda dengan kecepatan yang berbeda. Pada titik tertentu, mereka akan mulai mendorong satu sama lain, dan untuk menstabilkan struktur, diperlukan sistem pra-tegangan.
Modul CA yang hampir siap pakai dalam proses verifikasi geometri. Berat produk ini 109 ton.
Untuk ini, pelat baja longitudinal dan blok penegang khusus digunakan, 9 set untuk seluruh struktur pusat. Setiap blok tensioner memiliki 5 baut yang berbatasan dengan modul CA atas dan menarik bagian bawah CA dengan pelat longitudinal, sehingga menciptakan kompresi.
Blok Kunci Atas bersandar pada elemen biru di bawahnya dan menarik bagian bawah solenoida ke arahnya sendiri melalui Tie Plate.
Sekarang mari kita beralih dari abstrak puluhan ribu ton ke 467 ton spesifik yang harus dibuat oleh masing-masing baut. Banyak atau sedikit? Dengan mengencangkan baut menggunakan kunci inggris standar, kita dapat membuat gaya aksial di dalamnya sekitar 70-80 kali gaya pada kunci inggris biasa, dan 200-400 kali pada kunci inggris yang diperpanjang dengan baik. Dalam hal ini, akan diterapkan upaya 1,2-1,5 ton pada kunci 9 meter. Ini adalah nilai yang tidak realistis, sehingga muncul ide untuk menggunakan tensioner hidrolik. Sayangnya, penggunaan alat berisi oli pada magnet ITER dilarang, dan tidak ada cukup ruang untuk kepala hidrolik alat standar. Oleh karena itu, saat ini 2 opsi sedang dipertimbangkan - baik penegang hidrolik yang dirancang khusus dengan air, atau baut khusus yang disebut Multi Jackbolt Tensioner. Ini adalah tensioner mekanis yang sangat menarik,digunakan secara aktif di tempat yang membutuhkan terlalu banyak ketegangan.
Video promosi merinci MJT. Singkatnya, baut kecil berbatasan dengan mesin cuci dan menarik keluar badan baut utama.
Untuk kasus yang dipertimbangkan, MJT dengan 24 sisipan baut akan dibutuhkan, tegangannya 20 langkah dan hanya ~ 120.000 operasi pengencangan sisipan baut, yang akan memakan waktu 1,5 bulan pengerjaan beberapa tim. Itulah hal sepele.
MJT berpengalaman untuk ITER CS dipasang di perangkat untuk mengukur tegangan yang dihasilkan.
Anda juga dapat mencatat penyangga CS yang rumit, yang dipasang dari bawah ke kumparan toroidal sehingga gerakan radial TC tidak menggeser sumbu CS. Ini juga akan difasilitasi oleh satu set cincin fiberglass prategang, yang akan memperluas TC dari bawah dan dari atas. Cincin ini dibuat di Prancis pada 2019-2020 dan akan segera masuk ke poros reaktor.
Beberapa berita produksi terkait dengan bagian dalam ruang vakum. Perangkat ini tidak akan dibutuhkan segera, tetapi ini adalah salah satu bagian tersulit dari ITER - vakum tinggi, radiasi, beban termal paling kuat dari plasma, dan geometri kompleks. Perangkat ini termasuk "dinding pertama" - panel yang didinginkan secara aktif yang dilapisi dengan berilium, yang akan berhadapan langsung dengan plasma ...
Sebuah prototipe dari salah satu dari 440 panel dinding pertama
... blok pelindung, yang berisi ~ 5 ton produk baja berisi air, yang tugasnya adalah untuk menyerap neutron dan sebagian radiasi gamma dari reaksi termonuklir. Pada merekalah panel dinding pertama akan dipasang.
Unit pelindung Korea serial pertama (Korea bertanggung jawab untuk produksi 220 unit)
Dan, terakhir, divertor, perangkat tempat plasma termonuklir akan mengalir (setelah itu didinginkan dan dipompa keluar, sehingga memastikan pemurnian plasma yang bersirkulasi). Pengalih akan dipasang di ruang vakum ~ 2030, tetapi produksi permukaan kerja utamanya, dilapisi dengan tungsten, industri akan bangun sekarang, mencoba memahami kedalaman jurang teknologi tempat ia harus turun.
Elemen pengalih Eropa
dan elemen pengalih Rusia
Bahkan dari bagian "reaktor" proyek pada tahun 2020, penutup cryostat selesai, tentu saja, mencolok dalam ukurannya yang tidak masuk akal (ingat - diameternya 30 meter). Di antara sistem "eksternal", kita dapat mencatat produksi gyrotron buatan Jepang dan Rusia yang sedang berlangsung. Sungguh menakjubkan, tentu saja, betapa tidak merata produksi komponen dalam proyek semacam itu. Tabung radio berteknologi tinggi paling canggih yang mampu diproduksi oleh 3 perusahaan di dunia sudah dibuat dengan margin dari rencana awal, dan dukungan "sederhana" untuk magnet toroidal berada 2 tahun di belakang persyaratan.
Gyrotron Jepang bosan saat menunggu pengeditan. Ngomong-ngomong, flensa putih yang menghadap kita adalah jalan keluar dari radiasi gelombang mikro, dan jendela di dalamnya terbuat dari berlian.
India terus memasok segmen cryoline, yaitu pipa yang dievakuasi dengan diameter yang layak, di dalamnya diletakkan pipa dengan cairan dan gas, serta layar cryo.
Pengelasan pipa cryoline jauh di lantai basement B1 gedung tokamak.
Sebagai kesimpulan dari bagian "produksi", saya ingin menunjukkan satu hal lagi, lebih mungkin tentang pemasangan, namun demikian - pintu pelindung radiasi ITER. Karena fakta bahwa sebanyak 45 penetrasi besar - port diatur dalam "donat" dari ruang vakum, poros reaktor dikelilingi oleh 45 ruang pelabuhan - ruang di mana kelanjutan peralatan yang memasuki pelabuhan ini berada. Untuk mengatur biosekuriti di bukaan ini dari radiasi neutron dan gamma reaktor, laju dosis yang di dinding reaktor akan mencapai ~ 100.000 rontgen per jam, busi pelindung neutron yang terbuat dari boron karbida, baja dan air serta biosekuriti dari radiasi gamma dalam bentuk sumbat beton akan diatur. Namun, untuk memadamkan apapun yang melewati peralatan dan melindungi bangunan di sekitarnya, sebuah pintu seberat 100 ton yang diisi dengan beton berat dipasang di ujung setiap ruang pelabuhan.Secara total, 60 pintu semacam itu harus dipasang di gedung reaktor, yang selesai pada musim gugur 2020.
Penelitian dan Pengembangan
ITER secara keseluruhan diperlukan dan masih membutuhkan kerja keras para ilmuwan, peneliti, pengembang, dan insinyur - bahkan tanpa mitra industri, biayanya melebihi 10.000 tahun kerja. Namun, sebagian besar masih tersisa. Pada tahun 2020, rencana R&D pendukung (120 poin) diterbitkan , di bagian fisik di mana semua tokamak modern di dunia dan banyak instalasi dan stand khusus akan dilibatkan. Dudukan SPIDER adalah pengionisasi gas RF bertekanan rendah dengan sistem elektrostatis yang mengeluarkan ion negatif. Semua ini sulit untuk dilihat di balik jalinan pipa pendingin, busbar tembaga dan batang lainnya.
Blok terbesar tetap merupakan kreasi injektor netral, di mana stand ELISE besar dibuat di Jerman, sebuah laboratorium besar dengan dua instalasi besar SPIDER dan MITICA dibangun di Italia sekaligus. Intensitas sains dan kompleksitas sistem ini mungkin yang tertinggi di seluruh ITER, dan meskipun sudah 10 tahun dikembangkan, indikator khusus yang diperlukan untuk arus ion dan proporsi elektron dalam arus ini belum tercapai.
MITICA bukan hanya tempat berdiri, ini adalah keseluruhan instalasi yang kompleks .
Bagian penting dari penelitian adalah penekanan gangguan plasma menggunakan injeksi gas dan menembak dengan potongan es beku (potongan es dengan kecepatan 200-400 m / s terbaik membawa materi dingin ke tengah kolom plasma). Studi-studi ini dilakukan di tokamak DIII-D Amerika dan KSTAR Korea.
Pemindaian menarik dari dinding tokamak DIII-D di mana port dari semua sistem diagnostik, pemanas, dll. Ditandatangani.
Sejumlah besar kesepakatan R&D dengan sistem diagnostik ITER - mis. instrumen ilmiahnya. Agar tidak mengalikan kata-kata umum, saya mengusulkan untuk melihat ke dalam pengembangan sistem diagnostik Rusia - misalnya, cermin pertama dari perangkat spektroskopi garis hidrogen atau kolimator neutron dari penganalisis partikel plasma netral . Anda dapat melihat teknik dan hal-hal yang tampaknya lebih biasa, misalnya, baut yang kompatibel dengan robot untuk memasang dinding pertama ke blok pelindung, atau melihat bagaimana konektor kedap vakum untuk ITER diuji untuk siklus termal.
Perlu dicatat bahwa investasi pada manusia dan teknologi yang terjadi dalam kerangka pengembangan skala besar reaktor termonuklir niscaya akan memberi dan akan memiliki efek positif di bidang lain yang tidak terkait dengan ITER. Pengetahuan, teknologi, solusi teknik, kualifikasi personel - semua biaya ini dapat dianggap sebagai investasi di berbagai industri dan area.
Kesimpulan
Satu tahun lagi membawa banyak perubahan positif untuk proyek reaktor percobaan termonuklir internasional dalam hal sistem perakitan dan komponen. Selain itu, pengujian fungsional pertama, yang dimulai dengan takut-takut pada tahun 2019, mulai berkembang dan berkembang, dan kami dapat mengharapkan kesiapan sistem layanan besar pertama pada tahun 2021. Kami secara bertahap sampai pada titik ketika ide-ide dimasukkan ke dalam mesin, kualitas pelaksanaan dan pengorganisasian proyek akan lulus ujian commissioning yang berat, dan dialah yang akan menentukan siapa yang benar - kritikus proyek atau penggemarnya. Namun menurut saya, keberhasilan tahun 2020 memungkinkan kita untuk mempertahankan optimisme yang moderat tentang masa depan ITER.