ИТЭР шаволится

Отсюда
ИТЭР: большое движение

Последние неделели для проекта ИТЭР отметились несколькими впечатляющими достижениями, не смотря на мировую обстановку войны с короновирусом и сидением в локдаунах. Даже без этого бэкграунда финализация стольких ключевых железяк реактора была бы удивительна и будем надеятся, что вирус не приведет к замедлению проекта дальше

Итак, первым событием стала отправка из Китая полоидальной катушки PF6 - самой нижней, но при самой мощной кольцевой катушки токамака. Т.к. катушка самая нижная, устанавливается она первой.


Погрузка 450 тонной упаковки PF6 на баржу в Хефее 22 марта 2020 года.

После прибытия на площадку в Кадараше, ориентировочно в мае, катушку ждет криогенные испытания на плотность, сразу после чего можно ожидать установки в шахту реактора. Уже через несколько месяцев, ребята!



Полутора годами раньше: начало сборки катушки, установлен нижний двойной блин.

Пока же PF6 только плывет из Китая, следующая катушка под монтаж - PF5 в апреле прошла предпоследнюю производственную станцию в цехе изготовления полоидальных магнитов прямо на площадке ИТЭР



Речь про вакуумно-нагнетательную пропитку общей изоляции намоточного пакета, подготовка и проведение которой заняло 4 месяца. Теперь необходимо оборудовать почти готовый магнит элементами крепления к токамаку, гелиевыми, электрическими и измерительными выводами, провести криогенные испытания - и на сборку в шахту реактора, ориентировочно в ноябре 2020.

Но если полоидальные магниты только выходят на финишную прямую по подписанию актов о готовности к монтажу, первые тороидальные катушки уже здесь. Европейская TF9 и японская TF12 практически одновременно добежали до финиша производства и прибыли на площадку в апреле 2020.

Сначала от порта Berre-l'Etang по ночам в Кадараш прокралась европейская катушка:



А через 5 дней - японская



Интересно, что производственные программы по тороидальным магнитам начались еще в 2008 году, т.е. процесс занял 12 лет. Сначала строилось производство сверхпроводниковых стрендов (нитей), затем производство сверхпроводящего кабеля, потом роботизированная сборка радиальных секций намоточного пакета, самого пакета, наконец последние 2 года фокус внимания переместился на установку в корпус, его изоляцию и герметизацию (статья про магниты) и вот наконец - катушки на площадке.




Разные подходы к упаковке самых больших сверхпроводящих магнитов в мире в Японии и Европе.

По планам, сама камера токамака будет собираться из 9 секторов-блоков, каждый из которых состоит из собственно куска вакуумной камеры, 2 тороидальных катушек, термовакуумных экранов, которые защитят криогенные магниты от горячей камеры. Сборка такого блока будет происходит в течении 6 месяцев на гиганских сборочных стендах, расположенных в 100 метрах от шахты реактора. Итак, 2 катушки у нас есть как раз вовремя, термовакуумные экраны привезли еще зимой, а как же сектор вакуумной камеры? До апреля 2020 изготовление вакуумной камеры оставалось одним из критических моментов - и вот, грандиозная новость. Корея закончила изготовление первого сектора вакуумной камеры, причем второй уже тоже на подходе и будет сдан в 2020.



Еще на заре развития токамаков, как концепции термоядерного энергетического реактора, его сложная геометрия озвучивалась, как одна из главных проблем концепции. На деле все оказалось еще гораздо хуже, в частности производство этого сектора заняло 8 лет, потребовало создания массы оснастки, безумного количества ручной и роботизированной TIG сварки, электронно-лучевой сварки, фрезерной обработки подсборок разного уровня, миллионов замеров геометрии и т.п.


Момент испытаний двухстеночной конструкции сектора вакуумной камеры на плотность

А все потому, что вакуумная камера - это не просто сосуд для плазмы, но и конструктив для установки всех устройств, обращенных к плазме (первая стенка, дивертор, диагностические сборки), барьер радиационной безопасности, а так же охлаждаемая нейтронная защита.

Кстати, защита выглядит вот так:



Здесь на вскрытой экваториальной части вакуумной камеры можно увидеть, что внутри между двух стенок уложены стопки стальных листов - из специальной борированной стали. По щелям межну ними будет циркулировать вода, снимающая тепло от нейтронного потока. Перед заваркой внешних стенок все это собиралось вручную. Впрочем, корейцы сделали небольшое видео, показывающее объем вложенного труда:



Наконец, можно отметить, что кроме молодцов-корейцев, 5 из 9 секторов должны произвести в Европе. По самым оптимистичным оценкам, Европа сейчас на полтора года позади кореи, и красивого прибытия двух разных секторов на площадку ИТЭР одновременно тут точно не случится. С учетом того, что европейские сектора должны быть поставлены в шахту в 2021-2022 годах, что бы не сорвать сроки сборки, остается только надеятся, что корецы передадут свой опыт.

Еще одним грандиозным аккордом стала сдача Индией сразу двух больших блоков криостата - вакуумного сосуда, в котором будет находится весь токамак с магнитной системой. Криостат имеет диаметр 30 метров и высоту тоже 30, поэтому укрупнялся на площадке ИТЭР в 4 блока - основание, нижний, верхний циллиндры и крышку. Для начала сборки реактора в шахте нужно установить основание и нижний циллиндр, причем последний был полностью готов к установке еще год назад. И вот - закончив верхний циллиндр, индусы сдали одновременно и основание.


Верхний циллинд переезжает на уличное хранение, которое продлиться как минимум до конца 2022 года.

На следующий день в 170 метровое путешествие в здание предварительной сборки отправилось и основание криостата




На этой фотографии запечатлены сразу 3 блока криостата и прибытие европейской тороидальной катушки. Интересно, что спешная застройка площадки ИТЭР складами, площадками хранения, складиками, палатками для хранения показывает то ли недооценку логистики, то ли недооценку сложностей монтажа всего этого...




Финальная предмонтажная позиция основания криостатов. После домонтажа всяких вводов и крепежных элементов, в середине мая спарка кранов повезет это основание в шахту реактора. Итогом двухдневной операции, правда, станет установка в промежуточную позицию - для подготовки выравнивающих прокладок, с помощью которых выберут неточности изготовления. Надеюсь, мы увидим все это инженерное порно во всех подробностях!