А как же оно тикает?
11,406,533
15,322
|
Свой ( Слушатель ) |
| 29 янв 2009 01:37:34 |
Тред №82978
новая дискуссия Дискуссия 261
Учитывая интересы здешних посетителей, позволю себе задать один вопрос.
Это правда, что электрооборудование ядерного реактора (токомак) работает в условиях сверхпроводимости (охлаждается жидким гелием)?
Или мне лапшу на уши повесили?
Можно ответить одним словом.
Заранее спасибо
Это правда, что электрооборудование ядерного реактора (токомак) работает в условиях сверхпроводимости (охлаждается жидким гелием)?
Или мне лапшу на уши повесили?
Можно ответить одним словом.
Заранее спасибо
ОТВЕТЫ (4)
|
Мимохожий ( Слушатель ) |
| 29 янв 2009 03:55:30 |
Не "электрооборудование" а конкретно тороидальные обмотки начиная с Т-7 (КИАЕ, 1974, титанат ниобия). Полоидальные и индукторные - до сих пор выполняются омическими...Цитата: Свой от 29.01.2009 01:37:34
|
balamber ( Слушатель ) |
| 29 янв 2009 19:15:08 |
Осмелюсь поправить, правильнее говорить катушки (обмотка) тороидального поля, поскольку сами катушки намотаны как раз в полоидальном направлении.Цитата: Мимохожий от 29.01.2009 03:55:30
В ITER-е все катушки сверхпроводящие, не только катушки тороидального поля, но и катушеки полоидального поля (6 + 6 секций центрального соленоида), и даже 9 пар корректирующих катушек - (и кажется, даже катушки ELM). Насчет сплава Nb-Ti не уверен, вроде сейчас Nb-Sn, переспрошу. Надо по остальным посоображать, ни одной омической катушки не вспомню.
Если не придираться по мелочам, то можно. В конце концов вся наука про атомные и термоядерные станции основана на одном и том же графикеЦитата: ric от 29.01.2009 10:27:30
http://fizika.biz/9/images/6-6-1.gif
только атомные станции находятся справа (распад ядер), а термоядерные слева (синтез).
Спасибо за фотки, впечатляет. Отплюсил скока смог
Звиняйте, что влез без спросу
Гостям рады всегда! Dobryak
Хорошо, когда не тебя не гонят
|
|
balamber ( Слушатель ) |
| 26 дек 2009 14:14:39 |
Коллеги, все не соберусь внести уточнения в связи с разговором Nb3Sn vs NbTi:
В общем, как часто бывает, истина где-то посередине. В ITER соединение Nb3Sn используется во всех катушках тороидального поля, toroidal field (TF) coil, а также во всех шести секциях центрального соленоида, central solenoid (CS) section. Но сплав NbTi все-же применяется для шести катушек полоидального поля, poloidal field (PF) coil, для корректирующих катушек, correction coil (CC) и ELM катушек. Чтоб легче воспринималось, эскиз электромагнитной системы ITER с вырезанным 60-градусным сектором и 3-мя TF катушками TF1,2,18 (чтобы видны были "внутренности"), можно посмотреть здесь:
http://i031.radikal.…1e821f.jpg
Корректирующих и ELM катушек здесь нет, первые располагаются чуть выше TFC (почти на сфере, окружающей TFC), ELM - между TFC и камерой, но токи там сильно меньше. А как меняются токи в PF и CS, можно посмотреть на одном из сценариев (где под MA надо понимать MAt - мегаампер-витки):
http://i073.radikal.…226b0a.jpg
Связано это, как понимаю, с экономией. Для планируемого пока сценария с током плазмы 15МА, в двух центральных секциях соленоида будет ток до 30MAt (мега-ампер-витков). В TF катушках ток более 9Mat (не меняется в ходе разряда), при этом, как видно на первом рис, по внутреннему радиусу TFC стоят пости вплотную, там нет резерва увеличивать сечение (т.е. число витков). Поэтому здесь используют более дорогой сплав с оловом. Раньше еще планировали в катушке PF6 использовать Nb3Sn, в ней тоже большие токи порядка 15Mat. Но потом видимо решили "взять витками" и делать из NbTi. Можно посмотреть относительные размеры катушек на поперечном сечении токамака (для удобства нанесена метровая сетка):
http://s43.radikal.r…2ad410.jpg
Здесь новое обозначение - VV (vacuum vessel) - тороидальная вакуумная камера из нержавейки. В принципе, в начале разряда по камере текут приличные вихревые токи, которые должны учитываться в сценарии. Когда плазма перейдет в диверторный режим с X-точкой (видна на рисунке, в нижней части плазмы), наведенные токи камеры уже не существенны.
Не знаток сверхпроводников, но попробую изложить понимание ситуации. Стандартная жила в катушке имеет в сечении круг диаметра 32-38мм (в разных катушках по-разному, их делают в разных странах, в России - будут мотать катушку PF1). В центре жилы есть продольный канал 10мм диаметра с жидким гелием. Гелий течет как по этому каналу, так и в толще сверхпроводника, поскольку сверхпроводник не сплошной, пустоты там достаточно (около 30% сечения). Вот к примеру сечение катушки PF6:
http://i064.radikal.…e933f7.jpg
Здесь белые круги - жила сверхпроводящего кабеля. Серые квадратики вокруг - защитный кожух из нержавейки квадратного сечения со стороной около 52-54мм (для разных катушек). Между кожухами разных витков находится изоляция (светло-коричневые слои). Кожух получается обжатием жилы с двух сторон двумя слоями нержавейки с вырезанным полуцилиндром. В числе прочего кожух предохраняет гелий от вытекания из кабеля. Это важно, ибо гелий дорогое удовольствие, его после прохождения кабеля собирают, доохлаждают и вновь пускают в дело. Раньше вместо нержавейки использовали титан, но он оказался хуже, ибо трескается и плохо держит гелий.
Жила собирается из большого числа нитей, в которых основная часть сечения занята медью, а меньшая - сверхпроводником в виде нитей 0.73мм (NbTi) или 0.82мм (Nb3Sn) диаметра. Нити многократно скручены. Например, PF1 и PF6 собраны так: Через сечение идет 1440 нитей. Каждые три нити скручиваются, образуя 1440/3=480 скруток. Далее каждые 4 скрутки первого порядка скручиваются в 480/4=120 скруток второго порядка. Потом каждые 4 скрутки второго порядка еще перекручиваются и образуют 120/4=30 скруток третьего порядка. Последние скручиваются по 5 штук, образуя 30/5=6 скруток четвертого порядка, которые наконец скручиваются в круглую жилу.
Для чего нужна медь? Медь один из лучших проводников. Но при нормальной работе медь является (как ни странно) изолятором, поскольку каково бы ни было сопротивление меди, сопротивление сверхпроводящей компоненты кабеля равно нулю и ток по меди не течет. Поэтому надо иметь в виду, что стандартная плотность тока в кабеле ~1000A/мм2 относится к сечению чистого сверхпроводника, а реально вчетверо меньше. Но если происходит "авария" (потеря сверхпроводимости), основным проводником становится медь. Кожух не изолирован от меди, поэтому частично ток уходит в кожух. Все это позволяет резко снизить нагрузку на "деликатные" сплавы и позволяет после устранения причин аварии работать с той же катушкой, а не мотать ее по новой. Более мелкие скачки температуры может выправить система охлаждения.
В случае проводника из NbTi на этом все заканчивается - его витки изолируют и скручивают в катушку. Этот сплав достаточно пластичный, а значит технологичный и дешевый. Посему везде, где только можно, пытаются засунуть его. Соединение Nb3Sn дает лучшие характеристики по критической температуре и критическому внешнему полю, но менее технологично. Такой сверхпроводник практически нельзя скручивать в кабель, ибо хрупкий. Поэтому поступают так. Берут сложенную нить из бронзы и чистого ниобия. Далее повторяют уже описанную процедуру, вплоть до скручивания в катушку. Или по меньшей мере скручиванию в форму, близкую к будущей катушке. Но это не все. Теперь надо сделать сверхпроводник. Для этого засовывают готовую катушку или жилу, скрученную по форме катушки, в печку и держат около суток при T=800-1000C. В печке идет активная диффузия олова из бронзовой нити в ниобиевую и образуется нужный сплав. Но "размотать" эту катушку больше нельзя.
Вообще, про NbTi всегда уверенно применяют термин "сплав". А вот про Nb3Sn часто осторожничают, говоря "соединение Nb3Sn". Из-за этой технологии "втемную" нельзя априори утверждать, что сколько-то % поперечного сечения жилы составляет нужный сплав. Это в общем неизвестно никому. И только эксперименты (испытания) покажут, сколько там чего "насплавлялось".
Фууу, все, докад окончил. Не знаю, скучно получилось или нет. Повторюсь, что не узкий специалист в этой области. Если чего напутал - поправляйте.
Цитата: Мимохожий от 29.01.2009 03:55:30
Цитата: balamber от 29.01.2009 19:15:08
Цитата: Dobryak от 29.01.2009 19:38:12
В общем, как часто бывает, истина где-то посередине. В ITER соединение Nb3Sn используется во всех катушках тороидального поля, toroidal field (TF) coil, а также во всех шести секциях центрального соленоида, central solenoid (CS) section. Но сплав NbTi все-же применяется для шести катушек полоидального поля, poloidal field (PF) coil, для корректирующих катушек, correction coil (CC) и ELM катушек. Чтоб легче воспринималось, эскиз электромагнитной системы ITER с вырезанным 60-градусным сектором и 3-мя TF катушками TF1,2,18 (чтобы видны были "внутренности"), можно посмотреть здесь:
http://i031.radikal.…1e821f.jpg
Корректирующих и ELM катушек здесь нет, первые располагаются чуть выше TFC (почти на сфере, окружающей TFC), ELM - между TFC и камерой, но токи там сильно меньше. А как меняются токи в PF и CS, можно посмотреть на одном из сценариев (где под MA надо понимать MAt - мегаампер-витки):
http://i073.radikal.…226b0a.jpg
Связано это, как понимаю, с экономией. Для планируемого пока сценария с током плазмы 15МА, в двух центральных секциях соленоида будет ток до 30MAt (мега-ампер-витков). В TF катушках ток более 9Mat (не меняется в ходе разряда), при этом, как видно на первом рис, по внутреннему радиусу TFC стоят пости вплотную, там нет резерва увеличивать сечение (т.е. число витков). Поэтому здесь используют более дорогой сплав с оловом. Раньше еще планировали в катушке PF6 использовать Nb3Sn, в ней тоже большие токи порядка 15Mat. Но потом видимо решили "взять витками" и делать из NbTi. Можно посмотреть относительные размеры катушек на поперечном сечении токамака (для удобства нанесена метровая сетка):
http://s43.radikal.r…2ad410.jpg
Здесь новое обозначение - VV (vacuum vessel) - тороидальная вакуумная камера из нержавейки. В принципе, в начале разряда по камере текут приличные вихревые токи, которые должны учитываться в сценарии. Когда плазма перейдет в диверторный режим с X-точкой (видна на рисунке, в нижней части плазмы), наведенные токи камеры уже не существенны.
Не знаток сверхпроводников, но попробую изложить понимание ситуации. Стандартная жила в катушке имеет в сечении круг диаметра 32-38мм (в разных катушках по-разному, их делают в разных странах, в России - будут мотать катушку PF1). В центре жилы есть продольный канал 10мм диаметра с жидким гелием. Гелий течет как по этому каналу, так и в толще сверхпроводника, поскольку сверхпроводник не сплошной, пустоты там достаточно (около 30% сечения). Вот к примеру сечение катушки PF6:
http://i064.radikal.…e933f7.jpg
Здесь белые круги - жила сверхпроводящего кабеля. Серые квадратики вокруг - защитный кожух из нержавейки квадратного сечения со стороной около 52-54мм (для разных катушек). Между кожухами разных витков находится изоляция (светло-коричневые слои). Кожух получается обжатием жилы с двух сторон двумя слоями нержавейки с вырезанным полуцилиндром. В числе прочего кожух предохраняет гелий от вытекания из кабеля. Это важно, ибо гелий дорогое удовольствие, его после прохождения кабеля собирают, доохлаждают и вновь пускают в дело. Раньше вместо нержавейки использовали титан, но он оказался хуже, ибо трескается и плохо держит гелий.
Жила собирается из большого числа нитей, в которых основная часть сечения занята медью, а меньшая - сверхпроводником в виде нитей 0.73мм (NbTi) или 0.82мм (Nb3Sn) диаметра. Нити многократно скручены. Например, PF1 и PF6 собраны так: Через сечение идет 1440 нитей. Каждые три нити скручиваются, образуя 1440/3=480 скруток. Далее каждые 4 скрутки первого порядка скручиваются в 480/4=120 скруток второго порядка. Потом каждые 4 скрутки второго порядка еще перекручиваются и образуют 120/4=30 скруток третьего порядка. Последние скручиваются по 5 штук, образуя 30/5=6 скруток четвертого порядка, которые наконец скручиваются в круглую жилу.
Для чего нужна медь? Медь один из лучших проводников. Но при нормальной работе медь является (как ни странно) изолятором, поскольку каково бы ни было сопротивление меди, сопротивление сверхпроводящей компоненты кабеля равно нулю и ток по меди не течет. Поэтому надо иметь в виду, что стандартная плотность тока в кабеле ~1000A/мм2 относится к сечению чистого сверхпроводника, а реально вчетверо меньше. Но если происходит "авария" (потеря сверхпроводимости), основным проводником становится медь. Кожух не изолирован от меди, поэтому частично ток уходит в кожух. Все это позволяет резко снизить нагрузку на "деликатные" сплавы и позволяет после устранения причин аварии работать с той же катушкой, а не мотать ее по новой. Более мелкие скачки температуры может выправить система охлаждения.
В случае проводника из NbTi на этом все заканчивается - его витки изолируют и скручивают в катушку. Этот сплав достаточно пластичный, а значит технологичный и дешевый. Посему везде, где только можно, пытаются засунуть его. Соединение Nb3Sn дает лучшие характеристики по критической температуре и критическому внешнему полю, но менее технологично. Такой сверхпроводник практически нельзя скручивать в кабель, ибо хрупкий. Поэтому поступают так. Берут сложенную нить из бронзы и чистого ниобия. Далее повторяют уже описанную процедуру, вплоть до скручивания в катушку. Или по меньшей мере скручиванию в форму, близкую к будущей катушке. Но это не все. Теперь надо сделать сверхпроводник. Для этого засовывают готовую катушку или жилу, скрученную по форме катушки, в печку и держат около суток при T=800-1000C. В печке идет активная диффузия олова из бронзовой нити в ниобиевую и образуется нужный сплав. Но "размотать" эту катушку больше нельзя.
Вообще, про NbTi всегда уверенно применяют термин "сплав". А вот про Nb3Sn часто осторожничают, говоря "соединение Nb3Sn". Из-за этой технологии "втемную" нельзя априори утверждать, что сколько-то % поперечного сечения жилы составляет нужный сплав. Это в общем неизвестно никому. И только эксперименты (испытания) покажут, сколько там чего "насплавлялось".
Фууу, все, докад окончил. Не знаю, скучно получилось или нет. Повторюсь, что не узкий специалист в этой области. Если чего напутал - поправляйте.
|
ric ( Слушатель ) |
| 29 янв 2009 10:27:30 |
Цитата: Свой от 29.01.2009 01:37:34
Ну вообще говоря объединять ядерный реактор и токомак несколько некорректно. Понятие токомак относится к термоядерному реактору.
Теперь о главном. Тема "Ядерная и углеводородная энергетика" заглохла, так что дублирую свой пост здесь. Выполняя данное обещание, я разместил по адресу
Итак, господа.ppt некоторое количество фото "Атоммаша"(в виде презентации с комментариями), в том числе и хранящиеся изделия
. Решение об удалении оставляю за модератором