2020年のITER、パート2

継続。最初の部分から始まり ます。 磁気コンバータービル内のロシアのバスバーと韓国のコンバーター（左）。

製造

2020年は、国際的なトカマックの最も重要なコンポーネントのいくつかの生産から設置への移行によって特徴づけられました。真空チャンバーの最初のセクター、一度にトロイダル磁場のいくつかの磁石、ポロイダル磁場の最初のコイル、クライオスタットのベース、そして多くの小さいがそれほど重要ではない要素について話している。



2019年の終わりに、韓国は真空チャンバーの最初のセクター（韓国で製造された4つのうち）の溶接と組み立てを完了しました。これは、重量が440トンの複雑な製品です。壁の厚さが最大60 mm（平均で-40）の2壁の容器で、壁の間に複雑な構造があります（最初の壁を固定するための要素と鋼の生体保護のアセンブリを次に示します）。 ITERトカマックの真空室の最初の種類のセクターちなみに、保護要素はそのようなホウ素鋼のブロックであり、インドは2020年に9000ユニットの生産を終えました。製造作業は、製造精度に対する最高の要件を背景に、二重湾曲の遍在する表面を備えたセクターの形状によって非常に複雑になっています。



















韓国のメーカーは、この製品を作成するための巨大な作業を示す優れたビデオをリリースしました。





しかし、生産チェーンの奇跡-第2の韓国セクターが進行中であり、2021年前半に完成し、2022年末までにカダラッシュで2つの最終セクターが完成する予定です。トカマックを



単一のチャンバーに組み立てる過程で、多くのすべての重機が必要になります。ジオメトリ）、これも韓国製。特に、下の写真では緑色になっている中央の支柱とアクティブなラジアルハンガーが必要です。







したがって、2020年にこれらの要素が作成およびテストされ、すでに2021年に使用する必要があります。











真空室の各セクターとともに、トロイダル磁場の2つの320トンコイルが鉱山に設置されています。これは、今日の世界で最も強力な磁石です。これらの磁石のうち18個の生産は、2009年にすでに開始されており、6つの大きな段階が含まれています。超伝導ケーブル、ラジアルボード、超伝導長の組み立て、巻線パックの組み立て、コイル本体の製造、コイルの組み立てです。そして最後に、2020年に、既製のコイルが日本とヨーロッパのコンベヤーから転がり始めました。そのうちの5つの既製のコイルは年末までにすでにありました。 トロイダルチャンバーの最初のセクターとの組み立てに備えて、Cadaracheサイトで最初の2つの完成したトロイダルコイル。













そして少し前に-超伝導ケーブルの巻線パッケージがコイルのパワーボディに挿入された開口部を溶接するプロセスで。







そして、スケールをよりよく理解するための同じプロセスのもう1つの写真。







そして、ここに別の技術的プロセスがあります-コイルの内側をエポキシで満たすために、コイルを加熱して10度傾ける必要があります。



驚いたことに、プロジェクトの開始時に、これらの磁石は主要な技術的課題の1つと見なされ、そのタイミングとコストを大きく左右していました。しかし、業界はこの課題に見事に対処しました。とりわけ、TVELストランドから22キロメートルの超伝導ケーブルを製造したロシアのVNIIKPに注意する必要があります。これは、完成した磁石の内部にあります。



トロイダルマグネットに加えて、トカマクには他に4つのタイプがあります。中央ソレノイド、ポロイダル、補正、および垂直安定化とELM抑制のためのチャンバー内ウォームマグネットです。組み立てスケジュールの観点から、最も重要なのは、PF6およびPF5ポロイダルコイルと6つの底部補正磁石のセットです。





18個の補正マグネットがこの構成に配置されます。主磁石の制御された磁場補正には、電流が10kAの超伝導ケーブルが32または40ターンあるこれらの「小さな」磁石が必要です。



PF6は2019年に中国で製造されましたが、9月までにカダラシュに到着しました。パンデミックは言い訳に過ぎず、取り外し可能なわき柱に関するものだったと思います。 10月から12月末にかけて、PF6の低温試験が行われ、ついに400トンのビューティーをクライオスタットベースの下部に取り付ける準備がほぼ整いました（鉱山で組み立てられると、そこから「ドーナツ」の下部にあるマウントに移動します）。 コイルPF6。写真をクリックすると、フルサイズを開いて詳細を確認できます。レイヤーを結合し、ヘリウムコレクターとケーブルを温度センサーと電圧センサーから冷却します。









直径17メートルの別のPF5コイルが、他の4つのポロイダルコイルと一緒にITERサイトですぐに作成されましたが、その寸法はそれらを輸送することができません。 12月中旬にテストベンチに設置され、数ヶ月で納品が見込まれます。







超伝導補正コイルの状況は著しく悲しいです。 2018年に、製造を担当する中国が、最初の磁石の製造の完了と2019年の終わりに最初の磁石の発送を報告しました。2019年の終わりに、それは磁石をテストし、2020年の初めに最初の4個を送ることでした。しかし、今日、配達はまだ行われていません。いずれにせよ、それはどこにも公表されていませんでした。残念ながら、真空チャンバーの組み立て開始後に補正コイルを取り付けることはできないため、中国人が組み立てスケジュールを中断したくない場合は、この要素を急いで使用する必要があります。





下部補正コイルの超伝導巻線をパワースチールケースに挿入するプロセス、2018年。



2020年には、ITERマグネットの電源システムの要素が積極的に生産され、設置されました。磁石は超伝導であり、それらを供給することができないように見えますが、トカマックの物理学では、磁場の強さ、したがって発射中の電流を（時には非常に急激に）変更する必要があることを思い出させてください。磁石の物理的寸法と磁石に蓄えられた磁場エネルギーを考慮すると、電流を制御するコンバーターの電力は途方もないことがわかります。 2020年に、韓国と中国で製造された10〜50メガワットの容量のシリアルサイリスタ同期整流器がCadarashサイトに到着し始めました。昨年出荷が開始されたもう1つの重要な要素は、ロシアのスイッチングモジュールでした。11月にフランスに向けて出発した150台の機器のうち最初の10台です。 20本のマグネットフィードライン用のアルミニウムバスバーの製造と供給も継続されました。





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いくつかの興味深い制作ストーリーは、磁気システムのパワーケージに関連しています。 15メガアンペアのプラズマ電流と6-13テスラの磁場の組み合わせにより、磁石内に最大数万トンのまったく異なる力の方向が生成されます。磁気システムの形状を保持するために、多くのトリッキーなメカニズムが使用され、一方向に柔軟性があり、他の方向に剛性があります。



ここで詳細を調べて、中央ソレノイドのプリテンションを担当する1つのデバイスを見てみましょう。 すべての機械的構造を備えた中央ソレノイドの非常に詳細なビュー。そして、これがCAの構造の詳細の1つです。注意深い読者はどちらかを教えてくれます。















中央のソレノイドは、6つの磁気モジュールが異なる製造段階にあり（特に1つはすでに完全に準備ができています）、21,000トンの力で縦方向に引っ張られます。





「サッカー場」の数字を理解するために-そのような努力のためにあなたはたった2つのそのようなプレスを必要とするでしょう。



なぜこれが必要なのですか？事実、CSでの起動プロセス中に、電流は急速にゼロに減少し、非常に負の値になり、さまざまなモジュールでさまざまな速度になります。ある時点で、それらは互いに押し合い始めます、そして構造を安定させるために、プレテンションシステムが必要です。





ジオメトリ検証の過程でほぼ既製のCAモジュール。この製品の重量は109トンです。



このために、縦方向の鋼板と特別なテンションブロックが使用され、中央構造全体に9セットあります。各テンショナーブロックには5つのボルトがあり、上部のCAモジュールに隣接し、縦方向のプレートによってCAの下部を引っ張って、圧縮を作成します。





上部キーブロックは、下の青い要素に支えられ、タイプレートを介してソレノイドの下部をそれ自体に向かって引っ張ります。



それでは、抽象的な数万トンから、各ボルトが作成しなければならない特定の467トンに移りましょう。多いですか、少ないですか？標準のレンチでボルトを締めることにより、通常のレンチの約70〜80倍、十分に伸びたレンチの200〜400倍の軸方向の力を発生させることができます。この場合、9メートルのキーに1.2〜1.5トンの力を加えることになります。これらは非現実的な値であるため、油圧テンショナーを使用するというアイデアが浮かび上がります。残念ながら、ITERマグネットにオイルを充填したツールを使用することは禁止されており、標準ツールの油圧ヘッド用の十分なスペースがありません。したがって、今日、2つのオプションが検討されています。水を使用する特別に設計された油圧テンショナー、またはマルチジャックボルトテンショナーと呼ばれる特別なボルトです。これらは非常に興味深い機械式テンショナーです。過度の張力が必要な場合に積極的に使用されます。





MJTの詳細を説明するプロモーションビデオ。つまり、小さなボルトがワッシャーに隣接し、ボルト本体を引き出します。



検討中のケースでは、24個のボルトインサートを備えたMJTが必要であり、張力は20ステップで、ボルトインサートを締める操作は約120,000回で、複数のチームで1.5か月の作業が必要でした。これはささいなことです。





ITER CS用の経験豊富なMJTがデバイスに取り付けられ、生成された張力を測定します。



また、TCの半径方向の動きがCSの軸を変位させないように、下からトロイダルコイルに取り付けられているCSの狡猾なサポートにも注目できます。これは、TCを下から上から拡張するプレストレストグラスファイバーリングのセットによっても促進されます。これらのリングは2019-2020年にフランスで製造され、まもなくリアクターシャフトに入ります。











真空チャンバーの内部に関連するいくつかの生産ニュース。これらのデバイスはすぐには必要ありませんが、これはITERの最も難しい部分の1つです。高真空、放射、プラズマからの最も強力な熱負荷、および複雑な形状です。これらのデバイスには、「最初の壁」が含まれます-ベリリウムで裏打ちされたアクティブに冷却されたパネルは、プラズマに直接面します...





最初の壁の440枚のパネルの1つのプロトタイプ



...水で満たされた約5トンの鋼製品である保護ブロック。そのタスクは、熱核反応からの中性子と部分的にガンマ線を吸収することです。最初の壁のパネルが取り付けられるのはそれらの上です。





韓国初のシリアル保護ユニット（韓国は220ユニットの生産を担当）



そして最後に、ダイバータ、熱核プラズマが排出されるデバイス（その後、冷却されてポンプで排出され、循環プラズマの浄化が保証されます）。ダイバータは2030年まで真空室に設置されますが、タングステンで裏打ちされた主要な作業面の生産により、業界は目覚め、下降しなければならない技術的溝の深さを理解しようとします。





ヨーロッパのダイバータ要素





とロシアのダイバータ要素



プロジェクトの「リアクター」部分からでも、2020年にクライオスタットの蓋が完成しました。もちろん、その不条理なサイズ（直径は30メートル）が印象的でした。 「外部」システムの中で、日本製とロシア製のジャイロトロンの継続的な生産に注目することができます。もちろん、そのようなプロジェクトでのコンポーネントの生産がいかに不均一であるかは驚くべきことです。世界3社が生産できる最も洗練されたハイテクラジオチューブは、当初の計画に余裕を持ってすでに製造されており、トロイダルマグネットの「シンプルな」サポートは2年遅れています。













編集を待っている間、日本のジャイロトロンは退屈しています。ちなみに、私たちに面している白いフランジはマイクロ波放射出口で、その中の窓はダイヤモンドでできています。



インドは、適切な直径の真空パイプであるクライオラインセグメントを供給し続け、その中に液体とガスのパイプが配置され、クライオスクリーンが設置されています。





トカマックビルの地下1階深部にあるクライオラインパイプラインの溶接。



「生産」セクションの結論として、もう1つのポイントを示したいと思います。設置についての可能性が高いですが、それでも、ITER放射線防護ドアです。 45もの大きな貫通部（ポートは真空チャンバーの「ドーナツ」に編成されている）があるため、リアクターシャフトは45のポートチャンバー（このポートに入る機器の続きが配置されている部屋）に囲まれています。反応器の中性子およびガンマ線からのこれらの開口部のバイオセキュリティを組織化するために、反応器壁での線量率が1時間あたり約100,000レントゲンに達する、炭化ホウ素、鋼および水で作られた中性子遮蔽プラグ、およびコンクリートプラグの形のガンマ線からのバイオセキュリティが組織化されます。しかし、機器を通過したものをすべて消し、周囲の建物を保護するために、各港の部屋の端に重いコンクリートで満たされた100トンのドアが設置されました。2020年秋に完成した原子炉棟には、合計60本のドアを設置する必要がありました。

研究開発

ITERは全体として必要であり、科学者、研究者、開発者、エンジニアによる信じられないほどの量の作業を必要とします。産業パートナーがいなくても、これらのコストは10,000人年を超えます。ただし、大きなチャンクはまだ残っています。2020年に、裏付けとなるR＆D計画（120ポイント）が発表され ました。その物理的な部分には、世界中のすべての近代的なトカマックと、多くの特殊な設備やスタンドが含まれます。 SPIDERスタンドは、負のイオンを引き出す静電システムを備えた低圧RFガスイオナイザーです。これはすべて、冷却パイプ、銅製バスバー、その他のロッドが織り交ぜられている背後で見分けるのが困難です。









最大のブロックはニュートラルインジェクターの作成であり、そのためにドイツで大きなELISEスタンドが作成され、SPIDERとMITICAの2つの大きな設備を備えた大きな実験室がイタリアで同時に建設されました。このシステムの科学の強度と複雑さはおそらくITER全体で最も高く、すでに10年の開発にもかかわらず、イオン電流とこの電流中の電子の割合に必要な特定の指標はまだ達成されていません。





MITICAは単なるスタンドではなく、インストールの複雑な全体です。



研究の重要な部分は、ガス注入と凍結した氷片での射撃を使用したプラズマ破壊の抑制です（200〜400 m / sの速度の氷片は、プラズマカラムの中心に冷気を運びます）。これらの研究は、アメリカのDIII-Dトカマクと韓国のKSTARで実施されています。





すべての診断システム、暖房などのポートが署名されているDIII-Dトカマクの壁の興味深いスキャン。



膨大な量のR＆DがITER診断システムを扱っています。彼の科学機器。一般的な言葉を増やさないために、私はロシアの診断システムの開発の内部を調べることを提案します-たとえば、 水素線分光装置の最初のミラーまたは 中性プラズマ粒子の分析器の中性子コリメータ 。たとえば、最初の壁を保護ブロックに取り付けるためのロボット互換ボルトや、ITERの気密コネクタが熱サイクルについてどのようにテストされているかなど、エンジニアリングや一見もっとありふれたものを見ることができます 。







この熱核反応器の大規模開発の枠組みの中で行われている人と技術への投資は、間違いなく、ITERに関係のない他の分野にプラスの効果をもたらすことに注意する必要があります。知識、技術、エンジニアリングソリューション、人材の資格-これらすべてのコストは、幅広い業界や分野への投資と見なすことができます。

結論

別の年は、システムとコンポーネントの組み立てに関して、国際的な熱核実験炉のプロジェクトに多くの前向きな変化をもたらしました。さらに、2019年に臆病に開始された最初の機能テストは拡大し、成長し始め、2021年に最初の大規模サービスシステムの準備が整うことが期待できます。私たちは徐々に、機械に投入されたアイデア、実行の質、プロジェクトの組織が厳しい試運転試験に合格するようになり、プロジェクトの批評家やファンのどちらが正しいかを判断するのは彼です。しかし、2020年の成功により、ITERの将来について中程度の楽観的な見方を維持できるように思われます。