2020年のITER、パート1

もちろん、この1年は、通常の流れを打ち破る力と、突然発生した問題の数で際立っています。これらの問題は、35か国にまたがり、政府の資金に依存している大規模な産業プロジェクトで特に顕著になる可能性があります。しかし、ITERはパンデミックの制限と飛行色の問題を経験したと言えます。







さまざまな国からの参加者の建設、設置、生産、調整、コミュニケーション-これらすべては状況の変化に応じて迅速に再構築され、その結果、2020年のプロジェクトの進捗は非常に印象的でした。プロジェクトは資金提供も幸運だったので、主に遅れをとっているのは、2020年に、プロジェクトへの注入を直接の義務よりもさらに高くし、過去数年間に蓄積された負債をカバーすることでした。これらすべてが印象的な技術的進歩につながり、私たちはそれに突入します。

建設

「建設」の見出しは、以前は年次テキスト全体の少なくとも半分を占めていましたが、プロジェクトの建設部分の完了後、現在は明らかに時間が不足しています。 2020年の終わりに、「最低2025年のスタートアップ」の18棟の建物のうち16棟が試運転され、17棟の建設が開始されました。これは、ITERMCCとITインフラストラクチャが配置される管理棟です。それでも、2020年に行われたメインイベントである「トカマックビル」の完成に注意する必要があります。





2020年1月8日-ビルダーはトカマック超構造の金属構造を仕上げ、クラッディングを開始します。その結果、2015年のスケジュールとのギャップは約6か月でした。



この建物は、複合施設全体の中心であり、建設された中で最も重く、最も複雑な施設です。平面図で120x90メートル、垂直方向に7階、重量で約30万トン、約2億5,000万ユーロ相当、その建設には約7年かかりました。





2013年12月-トカマクビルコンプレックスの地下階の床に注ぐことの​​始まり。



原子炉ホールを覆い、壮大な橋梁クレーンの通路を提供する最終的な金属構造物がわずか6か月で組み立てられ、2020年2月に、組み立て前ホールとトカマックビルの間の仮設壁の解体が始まりました。締め切りの前日の3月30日、1500トンの吊り上げ能力を備えた2台のオーバーヘッドクレーンがトカマックビルに入り、正式に隣人と接続しました。





テスト負荷が約1000トンのクレーンは、組み立て前の建物から原子炉ホールに初めて駆動されます。



トカマックの建物には、南西からの診断用の建物と北東からのトリチウム工場の建物の2つの翼がしっかりと取り付けられていることに注意してください。最初のものは2018年に完成し、それ以来落ち着きを取り戻していますが、2018年にほぼ同時にL2フロアのフロアレベルでトリチウムの建物が凍結しました。理由は発表されていませんが、システムの別の再設計が原因であると思われます。ただし、ITERプロジェクトのトリチウムは2030年まで必要ないため、完了するにはまだ時間があります。

組み立てと設置

2020年、Cadaracheのサイトでは、ITERシステムの要素の組み立てと設置に関する作業が、ありふれた電気機器から将来の原子炉の非常に特定の部分（たとえば、クライオスクリーン）まで著しく増加しました。しかし、まず最初に。





すべて（またはほとんど）の飽和状態のトカマック建物のレンダリング。ケーブルトレイのベージュの線、バスバーとスイッチングの黄色の線、冷却水の青い線、極低温の青い線、換気用の淡い緑色の線、科学機器用の濃い緑色の線、暖房システム用の赤い線などが表示されます。



磁気エネルギー変換器、マイクロ波電子サイクロトロン加熱または診断アセンブリなどのすべての特殊なITERシステムは、より基本的なサービスシステムに依存しており、電源、熱除去、低温流体の供給、および真空の4つを区別できます。明らかに、これらのサブシステムの導入なしに、他のすべてを委託することは不可能です。最も基本的なのは、明らかに電源です。これがないと、熱除去も、クライオプラントも、真空ポンプも機能しません。 2019年に、22キロボルトのスイッチギアが稼働し、主にサービス負荷の約110メガワットの消費者に責任を負いました。





«» . () 400 , — 7 — 4 , 3 — . 22 , 66 — . — .





Load Center 14, 2020 .



2020年、このサブシステムの作成は、ロードセンターの建設と設置に続きました。これは、主要な消費者の近くにあるローカル入力スイッチギア（クライオコンバイン、熱放出システム、RF加熱、および組み立て前の建物）です。民生用ケーブルの締付けも行った。





敷設された66キロボルトのケーブルがたくさん消費者に届いているのを見ることができる地下水路からの暗い写真。一般的に、ITERにはそのような地下ギャラリーが約3kmあります。



電源システムの2番目の部分は、「可変負荷電源システム」PPENです。これには、主に磁石の加熱および電流制御システムが含まれます。プラズマショットの瞬間、この部分は国内ネットワークから最大500メガワットの電力を消費し、最大2ギガワットの瞬間電力が磁気システム内を循環します。ここ2020年には、66キロボルトの大型オープンスイッチギアが設置され、ケーブルが主要な消費者（磁気コンバーターと高周波加熱ビル）に引き込まれ、無効電力制御ステーション用の機器が設置されました。実際には、巨大な超伝導コイルとエネルギーを交換するスイッチドコンデンサーとインダクターのセットです。 ITERマグネット、フランスの全国グリッドへの負荷を軽減します。





機器の設置過程にある磁気コンバーターの建物。





無効電力補償システムのアクティブフィルターの電流変換器とコンデンサーアセンブリを測定する路地。



電力サブシステムの準備により、2020年には、電力の最大の消費者である熱放出システムの設置を大幅に進歩させることができました。







最も強力な熱核実験の時点で、このシステムは最大1150メガワットの熱核熱とメカニズムおよびシステムの熱の両方を受け取ります。熱は10個のファン冷却タワーから500〜600メガワットの速度で放出され、その差は温水プールと冷プールに緩衝されます。 ITERサイト全体で、3つの冷却ループのパイプがすでに延長されており、冷水との約10ポイントの熱交換を提供します。



一年前のように、設置された機器の最初のユニットの写真は非常に満足のいくものでしたが、年末にはこの機器の機能テストで目にも喜ばれました。写真は、冷却塔の下にある冷水プールを示しています。







11月には、水盤の漏れのチェックに成功し、12月には、27個のポンプ、20個の熱交換器、水処理システム、数百個のセンサー、最大67メガワットの総消費量を持つ数十個のバルブアクチュエーターからなるかなり複雑な複合施設の試運転が開始されました。 2021年の前半には、このシステムが一部の消費者、特にITERのもう1つの重要なサービスシステムであるクライオコンバインにサービスを提供できるようになると予想されます。







ITERクライオコンビナントは、世界最大の塊状クライオプラントになります（LHCクライオシステムはさらに大きくなりますが、いくつかのブロックに分割されます）。それは、ガスホルダーと低温液体タンクの公園、窒素発生器、2つの窒素コンプレッサー、2つの窒素液化カラム、3つのラインで編成された18のヘリウムコンプレッサー、油と水からのヘリウム精製システム、そしてこれらすべての頂点として、ヘリウム液化のための3つの真空ボックスで構成されています。









クライオコンビナントの4つの「コールドボックス」のうち2つ-内部にヘリウムを液化するための機器を備えた真空容器-熱交換器、循環器、蒸発器、ターボエキスパンダーなど。



メインブロックの1つのリストから、接続パイプラインの数がスケールから外れ、試運転が迅速ではないことが明らかになります。特に、2020年に、インストーラーはクライオコンバインにのみ極低温パイプラインの約800セクションをインストールしました（「ウォーム」パイプラインの正確な情報はありませんが、それ以下ではないと思います）。また、2020年には、電源ケーブルと制御ケーブルの引き締め、パワーエレクトロニクスの設置が行われました。 2021年の後半には、クライオコンビナントの始動が期待できます。これは、熱放出システムが動作中のコンプレッサーから熱を受け取ることができるようになる瞬間です（ピーク時に最大30メガワット）。





興味深い詳細は、前景にある合計容量800キロワットの5つの電気ヒーターです。これらは、メンテナンスのために設置を停止したときに、超伝導磁石を室温まですばやく温めるために必要です。



本当に1つだけありますが、クライオコンバインとトカマックの建物の間に、クライオヒートキャリアを備えたパイプラインが通過する高架を敷設する必要があります。しかし、その建設はまだ始まっておらず、トカマックビルにはまだ消費者がいません。したがって、〜2023年までは、クライオコンバインによるメリットは見られません。





一見法外な複雑さにもかかわらず、クライオコンバイン全体は、工業的に既製のシステムから組み立てられています。すべてがたくさんありますが、少なくともファンタジーの危機に瀕しているわけではありません。



低温の主要な消費者の1つは、ITER真空システムです。これは、トカマクが機能する4番目の「サービス」クジラです。たとえば、超伝導磁石とすべての原子炉設備の複雑な受け入れは、避難から始まります。残念ながら、2020年の終わりには、インストールの点で最も遅れたシステムでした。 2020年の秋に、真空パイプラインの取り付けが始まったばかりですが、基本的にそのすべての要素は生産のさまざまな段階にあります。特に、パイプライン、ゲートバルブ、バルブが活発に生産されており、ジャンクションボックスとキャビネット、標準的な真空ポンプの一部が注文されています。非標準のポンプの生産も進行中です-第一線の凍結吸着ポンプ、水素とヘリウムの同位体を分離する凍結凝縮ポンプ。重要な制御およびリーク検出システムが開発されており、IDOM、40-30およびGutmarは2020年に契約を締結しました。





真空ボリュームの残留ガスとヘリウムの外部ソース/内部のガスアナライザーのセット-ヘリウム検出器は、真空リークを検出して特定する必要があります。



しかし、平凡なことについては十分です。もっとユニークなものを見てみましょう。 2020年には、超伝導磁石の電源システム用のバスバーの設置が開始されました。これらは、アクティブな水冷を備えた断面が100x160〜400x700 mmのアルミニウム製バスバーで、磁気変換の2つの建物からトカマック入力まで、24本のダブルバスバーラインを延長する必要があります。これらのバスダクト、それらの接続とサポート、スイッチング機器は、プロジェクトへの貢献の一環としてロシアで製造されていることに注意してください。 「ライブ」ハードウェア、さらにはそのようなビジュアルを見るのは喜ばしいことです:)

















最後の3つの写真は、診断棟の地下（トカマク棟の別館）にあるバスバーラインで、ここにいくつかのスイッチング機器が配置されます。

2020年には、コンバータービルとトカマックビルの下層階へのバスバーの設置がほぼ完了しました。先には、トカマックビルのシャフト、最上階、そしてすべてをつなぐ2つの橋に垂直セクションを設置することです。





そして、これがバスバーラインが磁気変換ビルで始まる方法です-コンバーター（デカップリングインダクターとアクティブジャンパーのみが表示されます）からブリッジを越えて診断ビルまで。



さらに、2020年には、トカマックの建物に、クライオライン、換気および空調セクション、水冷パイプ、ケーブルトレイ、およびこれらすべてのための何百ものサポートの設置が進行中でした。一般的に、トカマックビルへのシステムの設置が正式に開始されました。





換気と空調がなければ、少なくとも制御電子機器のキャビネットを起動することはできませんので、このシステムを事前にインストールしてください。



もう1つの小さいながらも重要なマイルストーンは、完全に機能する補助ワークショップ（B61棟）のITERへの引き渡しでした。脱塩水、圧縮空気と窒素、10度の温度で水を供給するチラーなどを準備するためのシステムがあります。この建物は、現場で最初に完成し（2016年に遡る）、すべてのシステムが最初に設置された（2019年の初め）ものであり、現在は完全に試運転されています。





フレームの左上隅にあるB61。そして中央右側には、4階建てになっていない拡張「トリチウムビル」が見えます。



そして最後に、メインの「2020年の編集イベント」へ。もちろん、私たちは原子炉自体のシャフトへの組み立ての始まりについて話している。 ITERトカマックアセンブリの主な段階を示すこのビデオをご覧ください。





5月25〜26日、約1か月の準備の後、リアクターの最も重い部分であるクライオスタットのベース（1250トン！）がシャフトに移動され、ジャッキの設計前の位置に下げられました。





4月中旬、クライオスタットのベースが組み立て前の建物に引き込まれました。















次に、ギャップの実際の形状をコンクリートベースまで測定し、水平線から2mmの精度でベースを水平にするために約100個のスペーサーを作成しました。そして最後に、6月に、公式の原子炉部分の最初の部分が設置されました。これは、原子炉の電磁部分が寛大に共有する、円に対する垂直、水平、および接線方向の負荷を認識するサポートです。







世界のカノンが重い部品の組み立ては、ヨーロッパ人と協力してITERリアクターセクションの組み立て契約を結んだ中国の「ロザトム」会社CNNCのエンジニアによって管理されていたのは興味深いことです。











8月31日、クライオスタットの下部シリンダーの移動と取り付け作業が行われ、10月2日、クライオスタットの「部品」が、断面積60mmの90メートルの継ぎ目で互いに溶接され始めました。







一方、予備集会所では、トカマックの次の要素の準備活動が盛んに行われていました。 9月に、真空チャンバーの9つのセクターの最初のものが準備のために設置されました。 2020年の終わりまで、セクターの精密な形状を取り除き、真空密度を再チェックし、技術的および科学的診断システムの数百のセンサーのサポートを溶接し、センサー自体とそのケーブルを取り付ける作業が進行中でした。







2020年初頭には、セクター（重量440トン）を垂直位置に傾けて組み立てスタンドに設置し、真空クライオスクリーンで囲み、2つのトロイダルコイルに接続する予定です。







そうそう！クライオスクリーン。もし彼らがITERプロジェクトに参加していなかったら、そのようなものを考え出すことは価値があるでしょう。神秘的な絵が描かれた巨大な銀色の構造-壮大なSFプロジェクトのより良いイラストは何ですか？





外部クライオスクリーンの下部円筒形セクション。右側は、ヘリウムが分配され、80Kの温度で収集されるコレクターです。





ホットバキュームチャンバーをコールドマグネットから分離するクライオスクリーンエレメント



2020年に、真空チャンバーのクライオスクリーンの4つのセクションのうち2つが準備され（そしてアセンブリスタンドに取り付けられ）、下部の円筒形アセンブリがほぼ完成しました。これは、クライオスタットのベースの内側に立ち、超伝導磁石を外界の熱から保護します。 2021年の初めに、この円筒形のセクションは、機器がすでに設置されているクライオスタットの内部に設置する必要があります。





アセンブリスタンドのクライオスクリーンのラップされたセクションは、真空チャンバーのセクターに配置されます。この部分に加えて、画面の内側のセクションと左側に同じものが2つあります。



2020年の終わりに、磁気システムのクライオフィーダーの設置も開始されました。これは、電流、冷却剤、測定および制御信号が真空極低温環境に注入されるマルチメーター製品です。





レンダリング時のITERクライオフェーダーシステム





と実際のフィーダー要素。



最後に、この蜂蜜のプールに軟膏に小さなハエを加えたいと思います。すでに裸眼で、計画の遅れを見ることができます。そのため、当初、2020年の終わりまでに、中国生産のトロイダル磁石の18個のサポート（ITERの他のすべてのように-アクティブ冷却と剛性のトリッキーな特性を備えた複雑なデバイス）を設置することが計画されました。





リークテスト中のリアクターシャフト付近のトロイダルサポート。



2019年に、中国人は6つの最初のサポートを行い、2020年の初めまでに残りの12のサポートを送信することを約束しました。ただし、この期限は2021年2月にシフトし、すでにインストールスケジュールに直接影響します。



2017年から特殊工場のITERサイトで生産されているPF5コイルも遅れをとっている。 2020年12月に極低温試験台が設置されたばかりです。つまり、2021年5月以前は設計位置にありません。最初の日付は2月です。





2020年12月初旬にクライオスタットにPF5を取り付けます。私にとって興味深い詳細は、テストに使用されるPF5へのさまざまな電気接続のキャビネット全体です。



したがって、インストールは悲観的な予想よりは良くなりますが、楽観的な予想よりは悪くなりますが、2025年12月の最初のプラズマの日付はまだわかりません。



第二部では、部品の製造と研究開発についての続き。