?

Log in

Previous Entry | Next Entry

Если кто еще вдруг не знает - криостат - это стальной сосуд вокруг токамака (ИТЭР), который будет вакуумирован для теплоизоляции криогенных частей. Как обычно, даже простая кастрюля в ИТЭР будет инженерным подвигом с обязательным заносом в книгу рекордов Гинесса (на самом деле нет).

Что тут замотано в пленку? Это 1/6 днища криостата, одна из 54 деталей, из которых на площадке ИТЭР в Кадараше, в здании предварительной сборки Криостата соберут 4 укрупненных модуля, которые уже в шахте реактора соберут в криостат диаметром и высотой ~30 метров.


Вот так выглядит собранное из 6 элементов днище. Оно двухслойное и весит около 300 тонн. Но это всего лишь 1/3 детали, которая называется основание криостата. В свою очередь основание криостата - одна четверть от всего криостата. Получившаяся емкость будем иметь объем 8500 кубометров, который будет откачен до вакуума уровня 10-4 Па (очень высокое значение, а для такого объема - абсолютно рекордное). В итоге это будет второй в мире по объему вакуумный сосуд, чуть меньше, чем Space Power Facility. В криостате будет порядка 300 проходов разнообразных коммуникаций, в т.ч. больших - 3.2 х 2.5 метра для доступа к реактору. Заварить каждый так, что бы небыло утечек - очередной челендж ИТЭР.



Вот разрез криостата внутри шахты реактора. Вообще криостат важен тем, что это то, с чего начнется сборка токамака и формальная граница - все что внутри - это реактор, снаружи - это вспомогательные системы. Сейчас пока речь идет о самой нижней четверти криостата - его основании (обведено красной рамкой). Это будет тяжелейшая конструкция в 1250 тонн и состоит она из аж 18 деталей - 6 секторов днища, 6 секторов обечайки и 6 секторов опорного кольца. Днище и обечайка сейчас отправляются с индийского завода и уже через пару месяцев ожидается их прибытие на площадку, а с начала следующего года - сварка основания криостата.


Обечайки криостата, готовые к отправке

Технологически более сложное опорное кольцо (названное так, потому что на него опирается 23000 тонн токамака) так же делается на этом заводе.



В нем используются плиты из нержавейки толщиной 180 мм, так что можно себе представить технологический гемморой . На фото выше - первая серийная субединица опорного кольца (не полная). Итоговая конструкция более понятна по этом разрезу:



Ну и напоследок фотография места, где будет располагаться основание криостата:



Торчащие внутрь стержни сформируют "корону", на которой будет лежать опорное кольцо криостата. Внутри этой короны как раз будет распологаться обечайка и днище основания, а само опорное кольцо - залезать на свежезалитую биозащиту, которую на этой фотографии можно угадать по группе стоящих людей.

Так что можно сказать, что "первый этаж" ИТЭР постепенно обретает плоть.

Comments

( 35 comments — Leave a comment )
lazybird_ru
Nov. 2nd, 2015 05:38 pm (UTC)
Да уж. "Строим храм всем миром" висит на плакате в нашей деревне. И тут это. Смотришь на местных клопов и думаешь без мыслей. ,)

А сколько они вообще еще будут строить это чудо?

Спасибо Вам за труды, до этого масштаба осознать не мог.
tnenergy
Nov. 2nd, 2015 06:02 pm (UTC)
>А сколько они вообще еще будут строить это чудо?

Долго, увы. Сейчас здания должны закончить в сентябре 2019, даже если каким-то чудом расписание не сползет, то первая (водородная) плазма - это 2024-25 год, т.к. токамак собирать в минимальной конфигурации - 5 лет. Затем доведение до полной конфигурации и уже эксперименты на тритии в полной конфигурации - еще +5 лет. Надо было начинать интересоваться ИТЭР хотя бы на пару лет позже, чем я это сделал :)
vspvsp
Nov. 2nd, 2015 07:17 pm (UTC)
К 2030 году инопланетяне сжалятся, прилетят и подарят термояд.
tnenergy
Nov. 2nd, 2015 07:30 pm (UTC)
Скорее другие земляне, не ИТЭРовцы, объедут этот проект по альтернативным дорогам. Да даже среди токамаков он уже устаревает, как концепт (но остается передовым, как инженерно-физическая лаборатория). Я вот еще напишу про Z-пинчевые альтернативы, и стеллаторы, что бы завершить картину термоядерного мира.
vspvsp
Nov. 2nd, 2015 07:50 pm (UTC)
"по альтернативным дорогам" надо физиков пинать и спонсировать, пусть глубже коллайдерами копают. А то расслабились и отбрехиваются "пустынями".
limachko
Nov. 3rd, 2015 04:47 am (UTC)
По z-пинчевые крайне интересно. Был у меня проект (и сейчас лежит в ожидании денег) на эту тему.
tnenergy
Nov. 3rd, 2015 07:55 am (UTC)
Весной DOE раздавало гранты на термоядерные концепты на плазме средней плотности - и там было несколько Z-pinch вариантов.
limachko
Nov. 3rd, 2015 08:41 am (UTC)
У меня не термояд, к сожалению. Хотя, если пинч стабилизировать, то много чего можно решить.
А вот 9-й проект из университета шт. Вашингтон мне знаком. Они, судя по всему, решили переквалифицироваться. Нам когда их как конкурирующее решение выкатили, всё было интересно, как у них не вышибает установку. Хотя стабильность плазмы там была весьма такая... условная.
limachko
Nov. 3rd, 2015 08:43 am (UTC)
А 4-е решение это типа такая модификация NIF?
tnenergy
Nov. 3rd, 2015 01:02 pm (UTC)
Не туда посмотрел в первой версии ответа :)

Нет, это скорее ближе к Tri Alpha/Helion - имплозия FRC вихрей высокой плотности. За счет магнитогидродинамической стабильности и высоких напряженностей вмороженного поля такие штуки теоретически будут сжиматься до высоких параметров плотность-температура.

Edited at 2015-11-03 01:07 pm (UTC)
waltage
Nov. 20th, 2015 12:11 pm (UTC)
но бабки вложенные в поиск решений они же отобъются -пусть и альтернативными дорогами?
насколько предумотрен дележ разработанных технологий?
tnenergy
Nov. 20th, 2015 04:29 pm (UTC)
Деньги, вложенные в ИТЭР отобьются новыми технологиями, которые нужны в том числе и альтернативным решениям термоядрной энергетики.
dimmcompany
Nov. 2nd, 2015 05:52 pm (UTC)
на первом фото - холодильники и то лучше упаковывают))))
а здесь стрейчплёнкой замотали как морковку на европоддоне
tnenergy
Nov. 2nd, 2015 06:02 pm (UTC)
Да я вообще не очень понимаю, зачем заматывают. Это же некрашенная железяка - что ей будет?
nick_55
Nov. 2nd, 2015 07:08 pm (UTC)
Да еще и нержавеющая, к тому же. Не знаете, она обычная или ниобий-содержащая?
tnenergy
Nov. 2nd, 2015 07:18 pm (UTC)
304 нержавейка. Думаю, что как раз содержание ниобия в ней снижено по максимуму - это же один из основных изотопов, которые определяют активацию стали.
nick_55
Nov. 2nd, 2015 07:27 pm (UTC)
Да, вот об этом забыл. У нас этой проблемы не было, и поэтому ХН30МБЮ и похожие на нее считались очень перспективными по сравнению с обычной.
nick_55
Nov. 2nd, 2015 05:58 pm (UTC)
Теперь, если я вздумаю рассказывать про наши криостаты, все, кто знаком с Вашим ЖЖ, будут смеяться:)
У нас, правда, есть и непроводящие, что для токамака, конечно, вряд ли возможно.
tnenergy
Nov. 2nd, 2015 06:03 pm (UTC)
Непроводящие - это круто, конечно. Из композита? Знаю, на водородную температуру это запредельно сложно.
nick_55
Nov. 2nd, 2015 06:29 pm (UTC)
Да нет, что Вы, какие водородные температуры?:) Азотные - цилиндрические, склеенные из пенопластовых кругов и обклеенные стеклотекстолитом снаружи и внутри. Их, конечно, тоже надо уметь делать, иначе запросто порвет всю "шкуру".
А те, о коих Вы говорите, у нас в стране делали, ЕМНИП, только в Дубне. Нам бы тоже было бы совсем неплохо, но уже импульсные лабораторные соленоиды были слишком большие, а о накопителе длиной свыше 3-х и диаметром >1/5 м и говорить нечего. Так что при измерениях потерь приходилось учитывать сигнал от криостата, даже на частоте 0,35 Гц он был заметен. 0,35 - это средняя частота колебаний мощности в сети, поэтому на ней и мерились потери.
tnenergy
Nov. 2nd, 2015 07:23 pm (UTC)
>Да нет, что Вы, какие водородные температуры?:)

Нет, это я безотносительно к криостату. Просто вспомнилось.

>Азотные - цилиндрические, склеенные из пенопластовых кругов и обклеенные стеклотекстолитом снаружи и внутри.

Помню был у меня небольшой каталожик какой-то питерской фирмы, которая профессионально занималась вакуумно-криогенной техникой. Вот у них там был один маленький (миллиметров 150 диаметром) криостат из композита и со стеклянным внутренним дюаром для жидкого гелия. Я еще подумал тогда, что забавно сочетание хайтека и техники 19 века.

>Так что при измерениях потерь приходилось учитывать сигнал от криостата, даже на частоте 0,35 Гц он был заметен.

Да уж, представляю. Хотя сейчас больше распространен подход "грубой силы" - "давайте откалибруемся", "поставим АЦП 24 бита", "сделаем активную обратную связь" и т.п.
александр сан
Nov. 6th, 2015 12:19 pm (UTC)
А есть информация сколько народа (в человеках) трудятся над этим чудом? По фото, вроде не много.
tnenergy
Nov. 6th, 2015 12:33 pm (UTC)
В смысле - в Индии? Думаю, очень сложно оценить - это большой завод атомного и нефтехимического оборудования, со штатом 4,5 тысячи человек. Но в работе над криостатом задействованы наверное десятки сотрудников постоянно, ну может сотня, не больше. Знаю, что Larson & Toubro аккредитуют 50+ человек для работы над сборкой криостата на площадке ИТЭР. Причем врядли они все будут присутствовать на площадке постоянно, т.е. 20-25 работников скорее всего. Никто особо не спешит, т.к. первое перемещение (в здание сборки) собранного основания криостата не понадобится раньше весны 2018 года (а скорее весны 2019).
александр сан
Nov. 6th, 2015 02:31 pm (UTC)
Спс. Как я понял "стахановского" движения не предвидится и всё это будет делаться не спеша и очень долго.
tnenergy
Nov. 6th, 2015 03:09 pm (UTC)
Очень хотелось бы увидеть стахановское движение от строителей, которые уже по разным причинам накопили отставание в 3 года и продолжают его наращивать. Промышленность в такой ситуации не особо мотивированна выполнять все в срок, но тем не менее отставания не очень значительны, многое из оборудования токамака уже в следующем году поедет на площадку. Из-за чего, кстати, пришлось в срочном порядке построить громадный склад рядом с ИТЭР.
ilya_ru_51
Nov. 8th, 2015 10:20 am (UTC)
Плоский лист?
Поясните пожалуйста зачем в конструкции криостата используются толстостенные плоские листы? Что препятствует делать стенку тоньше и с ребрами жесткости? Зачем такой прямой и металлоемкий способ обеспечения прочности?

Edited at 2015-11-08 10:21 am (UTC)
tnenergy
Nov. 8th, 2015 10:43 am (UTC)
Re: Плоский лист?
Плоский лист я тут вижу только в обечайке основания криостата - все остальное оребренное. Думаю, при вдумчивом расчете окажется, что конструкция оптимальна по общей стоимости.
ilya_ru_51
Nov. 8th, 2015 10:47 am (UTC)
Re: Плоский лист?
Вопрос был про опорное кольцо, возможно это единственный такой элемент но на первый взгляд это както настолько не очевидное решение что сложно предположить какие требования, расчеты и обоснования могли бы к нему привести

Edited at 2015-11-08 10:50 am (UTC)
tnenergy
Nov. 8th, 2015 11:23 am (UTC)
Re: Плоский лист?
На самом деле оно не такое гладкое как кажется - посмотрите внимательно на этой картинке http://www.iter.org/doc/all/content/com/gallery/Media/7%20-%20Technical/TKM_CPLX_FINAL%202013-07.jpg

Есть кольцевые оребрения и есть оребрения вокруг проходов коммуникаций. Почему конструкция такая металоемкая - ну как мне кажется, здесь малые плечи, т.е. мало изгибных нагружений с одной стороны, а с другой - дикая технологическая сложность точной фрезеровки такой большой конструкции, я смотрю какие нечеловеческие усилия нужны, что бы отфрезеровать плиту 13000х9000х120 для радиальных плат тороидальных магнитов и понимаю, что дешевле потратить 300 лишних тонн нержавейки, чем фрезеровать сегмент кольца 10000х8000х200
ilya_ru_51
Nov. 8th, 2015 11:48 am (UTC)
Re: Плоский лист?
Вполне с вами согласен о том что стоимость механообработки в данном случае может быть выше стоимости изготовления простой плиты, хотя в тоже время подозреваю и некие другие скрытые мотивы со стороны производителя (Индусы?), возможно они хотели попробовать освоить производство таких массивных и толстостенных деталей или еще что. Одним словом спасибо за ответ.

Edited at 2015-11-08 11:48 am (UTC)
k_ilya_v
Apr. 14th, 2016 04:09 pm (UTC)
Re: Плоский лист?
Внимательно пересмотрев фотографию приведенную Вами выше мне вдруг пришла мысль что это верхнее полка круглой опорной балки квадратного сечения, которая в добавок является и опорным элементом и ребром жесткости.
igu_szr
Nov. 8th, 2015 08:31 pm (UTC)
Re: Плоский лист?
Ребра усложнят процесс изготовления. Их ведь нужно будет приваривать и объем сварки будет довольно большим. Это приведет к появлению больших напряжений и деформаций в узле, что негативно скажется на точности конструкции и стабильности ее размеров.
k_ilya_v
Nov. 8th, 2015 11:11 pm (UTC)
Re: Плоский лист?
Вынужден с вами не согласиться, проблема внутренних напряжений и деформаций вполне решаемая, Даже наверное более того сама физика работы криостата а именно факт того что он будет вакуумирован, позволяет в теории спроектировать его пусть и из большого количества, но зато значительно более меньших и простых в изготовлении субъединиц, и даже при определенном подходе отказаться от сварки этих субъединиц, ведь разность давления для такой большой конструкции будет создавать довольно хорошее усилие на сжатие этих единиц друг к другу.
igu_szr
Nov. 9th, 2015 04:20 am (UTC)
Re: Плоский лист?
Конечно все вопросы можно решить. Однако это наверняка потребует каких-то уникальных установок и уж точно удлинит цикл производства. В итоге экономии от снижения массы изделия уже не получается.

Собирать узлы без сварки тоже возможно, но это приведет к еще большему усложнению конструкции.
k_ilya_v
Nov. 11th, 2015 05:11 pm (UTC)
Re: Плоский лист?
Если честно то наверное в большей степени я хотел сказать что в текущей конструкции токамака можно заметить тенденцию решения множества вопросов "в лоб", то есть в место поиска какого то изящного красивого инженерного решения проблема решается методом "грубой силы". Я не говорю это в укор, потому что очевидно что количество проблем при проектирование столь велико что решить все красиво и элегантно просто не хватает человеческого ресурса, но сам факт опечаливает.
( 35 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

February 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728    
Powered by LiveJournal.com