?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

ИТЭР: итоги 2015 года.



2015 год стал знаковым для проекта международного термоядерного реактора. Новый руководитель ИТЭР Бернар Биго (сменивший в 2015 Осаму Мотоджиму) сумел переломить тренд постоянного роста отставания от сроков и ощущения, что проект развалится не дойдя до запуска. В ушедшем году волевым усилием нового директора были закончены чертежи зданий комплекса и переданы строителям, что помогло тем в разы нарастить темп работ на площадке. Тем временем, долго разворачивавшаяся промышленность, в 2015 году вышла на крейсерскую скорость, и первые элементы гигантской машины достигли площадки в Кадараше. Наконец, третий важный компонент проект - разработка сверхвысокотехнологичных элементов машины к настоящему моменту показывает успех по большинству направлений, и снимает все больше рисков того, что производство упрется в технологические тупики.

Строительство.


Площадка ИТЭР в феврале 2015. В яме комплекса зданий токамака видна первая робкая активность по заливке стен этажа B2, на заднем плане - начавшееся строительства зала преварительной сборки.

В 2015 году многократно выросли как объемы строительства так и законченные элементы. На площадке было начато сразу 7 зданий а два строящихся были подведены под крышу. Традиционная ссылка на большой план комплекса, который обязательно надо открыть, что бы понимать что написано ниже. Итак, за 2015 год строители успели:


  • Практически закончить нижний подвальный этаж (называемый B2) комплекса зданий токамака (зд. 14,11,74), и перейти к заливке перекрытий следующего - B1. В том числе была залита крайне сложная конструкция биозащиты на нижнем подвальном этаже.


    План этажа B2 с оборудованием. Серое - строительные элементы, которые в 2015 году практически доведены до конца.


  • Кстати, в целом этот этаж является самым непростым из всех 6 основных этажей комплекса зданий токамака.  Уже в 2016 году здание токамака начнет подниматься над уровнем земли, постепенно выползая из котлована 17 метровой глубины, а дальше темп строительства предусматривает возведение двух этажей в год.


    Этаж B2 в начале декабря 2015. На заднем плане уже видна опалубка стен этажа B1.


  • Начатое в 2014 году строительство металлоконструкций зала предварительной сборки (зд. 13) успешно закончилось подъемом крыши и началом сооружения внешней обшивки. Возведение этого высокотехнологичного сарая, где будет осуществляться сборка самых больших блоков реактора перед установкой в шахте позволило начать строительство двух примыкающих зданий. Сдача здания с оборудованием планируется в апреле 2017 года.


    А еще в этом здании будет установлена спарка мостовых кранов общей грузоподъемностью 1500 тонн - кажется, очередной рекорд ИТЭР.


  • Первое из них - это сооружение очистки, зд. №17. Здесь будет осуществляться отмывка элементов токамака, которые пойдут в чистовую зону предварительной сборки до нужной чистоты.


    Проектное изображение сооружения очистки. Задом это здание примыкает к залу предварительной сборки и работает эдаким шлюзом.


  • Второе - здание радиочастотного нагрева №15, начатое в самом конце 2015 Запланированное к завершению строительства в марте 2017, это будет вторая вводимая внешняя система токамака после...


    Земляные работы на месте будущего здания №15, вид от зала предварительной сборки. На дальнем плане зд. 61


  • Магнитных конвертеров, здания 32 и 33. Эти здания должны быть построены на рубеже 16/17 года (во что, впрочем, не очень верится). Здесь будут располагаться мощнейшие синхронные выпрямители, от которых будет запитана магнитная система ИТЭР.


    Например, вот это китайский прототип выпрямителя, который будет ставится в здании магнитных конвертеров.


  • В прошлом году резво стартовало строительство и криокомбината (зд 51,52). Его планируется передавать под монтаж оборудования начиная со второй половины 2017 года. Напомню, что система криоснабжения ИТЭР - мощнейшая в мире.


    Пока криокомбинат выглядит вот так. На заднем плане гигаваттное 400-киловольтное октрытое распредустройство, которое будет запитывать ИТЭР в работе.


  • Наконец, в этом году так же начато строительство центра управления токамаком (зд. 71). Это будет скорее офисное здание с большим залом для 70 рабочих мест операторов комплекса и немаленьким ЦОДом на 150+ стоек, где будет расположен петафлопный расчетный кластер, 15 петабайтное хранилище и 70 серверов системы управления CODAC.


Кроме того надо отметить прогресс строительства здания 61 в 2015 году. Это крайне скучное здание, в котором будет располагаться газоподготовка, компрессорная, газгольдеры и прочее для раздачи по площадке воды и газов. Тем не менее это будет первое сданное (уже в 2016) здание, которое будет принимать непосредственное участие в работе комплекса.

Еще хочется вспомнить установку летом 2016  4 трансформаторов системы постоянного питания комплекса (SSEN) - в 2016 году здесь начнется сборка высоковольтной и низковольтной части этой системы и строительство здания средневольтного распределительного устройства мощностью 120 мегаватт.


Изготовление компонентов


В 2015 году термоядерная промышленность достигла такого масштаба и разнообразия, что перестала помещаться в блог. Я отобрал 10 наиболее выдающихся достижений в производстве компонентов ИТЭР, при этом пришлось оставить некоторые интересные вещи за кадром (например, изготовление первой полноразмерной вертикальной мишени дивертора ИТЭР)


  1. На первом месте у нас, конечно, изготовление и доставка в Кадараш деталей днища криостата ИТЭР. Это первые детали - не прототипы и модели, а настоящие железяки будущего термоядерного “наше все”. 420 тонн конструкций из нержавеющей стали начнут в следующем году превращать в самую тяжелую деталь реактора.


  2. Вторым важнейшим моментом очевидно стало развертывание серийного производства сверхпроводящих магнитов ИТЭР. Если 2 года назад основной объем работы приходился на производство сверхпроводящих нитей, а в 2014 - на производство кабелей и радиальных плат, то сегодня речь идет о намоточных модулях, из которых потом будут собраны все 25 основных магнитов ИТЭР.


    Подготовка двойного блина тороидальной катушки к вакуумно-нагнетательной пропитке эпоксидной смолой.

    На сегодняшний день Европа, к примеру, уже изготовила больше 40% элементарных намоточных элементов тороидальных катушек (так называемых “двойных блинов”) и готовится к сборке первой полноразмерной (310 тонн) TF. В России, в Китае и непосредственно на площадке в Кадараше развертывается производство полоидальных катушек. В США построен небольшой завод с 11 рабочими позициями для изготовления модулей центрального соленоида - мощнейшего магнита в мире.



    В свое время считалось, что производство сверхпроводящих магнитов такого размера и сложности будет самым рискованным и дорогим элементом проекта ИТЭР, и к концу 2015 года можно довольно уверенно говорить и том, что точка невозврата пройдена, а у человечества появилась технология производства сверхмощных сверхпроводящих магнитов, запасающих единицы и десятки гигаджоулей.


    Кстати, еще одной важной технологической системой является теплоизолированный токо- и хладо-ввод в магниты, здесь показан китайский прототип.


  3. Завершение изготовления сверхпроводящих стрэндов для магнитов проекта сразу в четырех странах-участниках ИТЭР (Россия, Европа, Китай, Корея). ИТЭР потребовал беспрецедентных объемов сверхпроводника Nb3Sn - 500 тонн соответствовали 37 летнему объему производства эпохи “до ИТЭР”. Шестикратное увеличение мировых производственных мощностей этого интерметаллида и композитных проводов из него возможно поможет более широкому внедрению его в промышленность.

    Интересный срез макета корректирующей катушки ИТЭР, показывающий, каким образом пропитка эпоксидной смолой укрепляет и изолирует структуру катушек.

    В этом кадре отгрузка последней длины сверхпроводника для тороидальных катушек с испытательного стенда (построенного для тестирования катушек "лебединой песни" СССР токамака Т-15) в Курчатовском Институте.


  4. Прогресс многих производителей в создании различных робототехнических систем проекта. Прежде всего, впрочем, прогресс тут в переходе от разработок к контрактам с промышленностью на изготовление всех ключевых элементов роботизации ИТЭР. Но есть и некоторые прототипы важных систем (например, роботизированной сварки вакуумной камеры), которые воплощены в железе и начали проходить первые тесты. Впрочем, применение роботам на стройке ИТЭР найдется не раньше 2020 года.


    Тестирование в английском центре CCFE дистанционно управляемого приспособления для резки и сварки труб.


    Манипулятор на установщике диверторных кассет. Интересно, что в силу предназначенности к высоковакуумному и радиоактивному окружению он работает на водяной гидравлике.


  5. Поставка первых компонентов систем ИТЭР на площадку так же произошла в 2015 году. До площадки, кроме вышеупомянутых трансформаторов SSEN добрались большие дренажные баки для водяной системы охлаждения (они стоят на этаже B2-B1, поэтому должны быть установлены до закрытия проемов на вышележащих этажах), 5 баков хранения воды с тритием (системы оборота трития - о которой я напишу статью в этом году), и что интересно - силовые токопроводы производства питерского НИИЭФ


    100 кубовый бак для хранения воды с тритием прибыл на площадку ИТЭР.

    А это разгрузка первой партии "проводов" для 68 килоамперных токов.


  6. Прогресс в создании криокомпонентов ИТЭР. Главным подрядчиком в производстве криокомбината является французская Air Liquid, и в 2015 году множество субкомпонентов этого комбината засветилось в различных пресс-релизах. В конце 2016 нас ожидает начало заводских испытаний, а в 2017 - и монтаж оборудования в строениях.


    Тестирование теплообменника ожижителя гелия для криосистемы ИТЭР.

    За толпой сотрудников Air Liquide и ITER IO виднеется холодный объем с ожижителем гелия для токамака JT-60SA, близкий к тем, что будут в составе криокомбината ИТЭР.


  7. Продолжающийся прогресс в создании системы пневмовдува гранул в разные элементы плазмы. Гранулы изготавливаются специальной машиной из дейтерий-тритиевого льда при температуре 15К и выстреливаются гелиевой пневмопушкой в один из каналов на скорости 700 м/с с частотой до 10 штук в секунду. Такая скорость позволяет доставлять доставлять термоядерное топливо прямо в горячий центр плазменного тора, не теряя время на сложности проникновения газа из периферии в центр (в силу конфаймента плазмы, перемещение чего-либо заряженного в радиальном направлении сильно подавлено).


    Пневмопушки, разгоняющие капсулы для стрельбы в разные точки внутри вакуумной камеры.


  8. Прогресс России, Европы, Японии в области создания гиротронов. Если Европа находится в середине пути создания прототипа серийной мегаваттной “микроволновки”, то Япония и Россия перешли к производству серии (по 8 установок). Причем по словам Анатолия Красильникова у Японцев есть проблемы с воспроизведением характеристик прототипа гиротрона.

    Для разнообразия - последний европейский прототип гиротрона производства THALES, пока его время его работы составляет не более 60 секунд (а цель - 1000)


  9. С заметным отставанием развивается производство ключевого компонента - вакуумной камеры токамака. 9 секторов камеры изготавливаются в Корее (2 штуки) и Европе (остаток). Внутренние экранирующие сборки из борированной стали отданы Индии, верхние патрубки - России.


    Внешний вид и распределение элементов вакуумной камеры между партнерами.

    Все участники этого производства не выдерживают сроки, кто-то не очень критично, как Корея и Индия, кто-то чуть заметнее, как Россия, которая должна была поставить в Корею первый верхний патрубок в 2015 году, и в конце всех следует Европа, отстающая от графика производства своих секторов вакуумной камеры не меньше 2 лет.


    Сварка первого сегмента вакуумной камеры в Южной Корее на заводе Huyndai

    Кстати, корея еще делает такие красивые штуки - тепловые экраны, надеваемые на вакуумную камеру, охлаждаемые гелием при 80К и теплоизолирующие горячую вакуумную камеру от сверххолодных магнитов.


    Напомню, что первые два готовых сектора должны встать в зале предварительной сборки не позже середины  2019 года, что бы не сдвинуть график первой плазмы за 2025.


  10. Последним ярким моментов в производстве компонентов я бы отметил первенцев “мелких” компонентов - специальных кабелей, разъемов, датчиков, актуаторов, блоков электроники и прочего. Множество мелких компонентов машины будут работать в настолько жестких условиях (радиация, вакуум, сильные магнитные поля, температуры от 4 до 600 Кельвинов), что их невозможно купить на рынке, поэтому их проектирование и производство - важная составляющая промышленных усилий проекта.



    Расходомер для гелия, керамический датчик магнитного поля для работы в радиационных полях, высоковольтный вакуумный разъем для датчиков.


Кроме того, хотелось бы отметить тестовый комплекс PRIMA, где будут установлены два стенда для доработки инжекторов нейтрального луча. В этом году там во всю идет сборка первого стенда SPIDER для тестирования источника отрицательных ионов, и начинается работа по второму стенду MITICA, который будет представлять собой полноразмерный 50-мегаваттный NBI ITER. Я неоднократно писал про этот стенд, и вот под конец год туда прибыли первые элементы японского вклада - трансформаторы системы питания MITICA (мегавольт напряжения при токе 50 ампер - кстати вам было бы интересно прочесть про эту сугубо электротехническую, однако выдающуюся в своем роде систему?) и 3-метровый “компактный тестовый источник мегавольтного напряжения” для тестирования линии передачи.


Слева "компактный" источник для тестирования линии, справа - один из 5 трансформаторов высоковольтного преобразователя.

Два таких электротехнических набора встанут в 20х годах на площадке ИТЭР, а пока мы ожидаем в конце 2016 начала пуско-наладки стенда SPIDER.

Что ж, 2015 год был весьма интересным для проекта, и если директору Бернару Биго удастся и дальше ускорять проект и не допускать каких-то значимых проблем, то каждый последующий год обещает быть не менее интересным, вплоть до первых пусков ИТЭР.

Comments

( 29 comments — Leave a comment )
egh0st
Jan. 2nd, 2016 09:22 pm (UTC)
да, масштабненько строительство пошло :)

неужто верят что всё сработает....
dimakorban
Jan. 2nd, 2016 10:38 pm (UTC)
Здорова! Значит скоро уже построят
mik
Jan. 2nd, 2016 10:40 pm (UTC)
50амперный мегавольт очень интересен.
andrej_kraft
Jan. 2nd, 2016 11:18 pm (UTC)
Странно. По воспоминаниям о первых анонсах ИТЭР еще начала 2000-х казалось, что значительную заинтересованность в проекте проявляла Япония, и она же собиралась принимать активное участие в производстве части комплектующих. Но здесь я никаких упоминаний о потомках Микадо не вижу.
tnenergy
Jan. 3rd, 2016 08:44 am (UTC)
Ну посмотрите на последнюю картинку... и пункт про гиротроны...

Японцы вообще ребята скрытые. Пока нет реальной поставки, мало что можно узнать. Из выброшенных за недостачей места японских новостей - серийное, как и в европе производство двойных блинов тороидальных катушек и тестирование метровых керамических колец для мегавольтного проходного изолятора NBI.
andrej_kraft
Jan. 3rd, 2016 04:07 pm (UTC)
Ага, значит склероз еще не окончательно овладел моим сознанием)))
Благодарствую
simsun
Jan. 3rd, 2016 12:58 am (UTC)
> мегавольт напряжения при токе 50 ампер - кстати вам было бы интересно прочесть про эту сугубо электротехническую, однако выдающуюся в своем роде систему?

Очень! Очень!)
Никак ещё те, мегаВаттные резисторы не забуду :)
dimon_w
Jan. 3rd, 2016 08:10 am (UTC)
Не сильно выдающаяся
Система на 800кВ 900А
СССР 60е прошлого века.
Причем преобразование осуществлялось из переменного в постоянный и обратно.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%8B%D1%81%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0_%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B4-%D0%94%D0%BE%D0%BD%D0%B1%D0%B0%D1%81%D1%81
tnenergy
Jan. 3rd, 2016 08:41 am (UTC)
Ключевое слово "в своем роде". Там есть фишечки, которых нет у других.

Кстати Волгоград-Донбасс это не 800 кВ, это +-400 кВ. Сейчас есть и +-800 кВ Сименсовские и АББ HVDC, а мегавольт - следующий логичный шаг, поэтому индустрия так рвется в проект.

dimon_w
Jan. 3rd, 2016 11:10 am (UTC)
> Там есть фишечки, которых нет у других.

С удовольствием почитаю о них (подозреваю, что в основном это сложные системы защиты от всего что может случиться).

>Кстати Волгоград-Донбасс это не 800 кВ, это +-400 кВ.

Зато, мощность на порядок выше, и это полвека назад. Вопрос получения 1МВ - исключительно вопрос обеспечения изоляции, которая этот мегавольт выдержит.
tnenergy
Jan. 3rd, 2016 11:37 am (UTC)
>С удовольствием почитаю о них (подозреваю, что в основном это сложные системы защиты от всего что может случиться).

Нет, архитектура интересная.

>Зато, мощность на порядок выше, и это полвека назад.

Задачи разные, знаете ли.

>Вопрос получения 1МВ - исключительно вопрос обеспечения изоляции, которая этот мегавольт выдержит.

Вот только это чертовски непросто конструктивно. Масло, воздух уже работают крайне плохо, остается элегаз и твердые изоляторы, а у твердых изоляторов на таких напряжения поверхностные пробои представляют почти нерешаемую задачу (точнее решаемую, но с большими ограничениями).
simsun
Jan. 3rd, 2016 03:26 pm (UTC)
О! про линию не знал, только про Выборгскую вставку постоянного тока, еще в детстве смотрел передачу про нее и почему то запомнилось, что там лазерное управление тиристорами.
simsun
Jan. 3rd, 2016 03:28 pm (UTC)
ЛЭП - красавица!)
antiwhat
Jan. 3rd, 2016 02:35 am (UTC)

Как можно при таком уровне проработки проекта и фактическом строительстве, ожидать завершения только через 15 лет?

tnenergy
Jan. 3rd, 2016 08:38 am (UTC)
Наверное ответ кроется в вопросе. Пока было не проработанно, ожидали, что весь процесс создания ИТЭР займет всего 10 лет.
nemesid
Jan. 3rd, 2016 02:38 am (UTC)
//За толпой сотрудников Air Liquide и ITER IO виднеется холодный объем с ожижителем гелия для токамака JT-60SA, близкий к тем, что будут в составе криокомбината ИТЭР.//

Задачка "Найди начальника стройки в толпе маркетологов и менеджеров" :)
network1453
Jan. 3rd, 2016 06:41 am (UTC)
Самый последний мужик в третьем ряду, явно следящий за тем, что бы никто не убился ? :) Инженеров на снимке, кстати, всего два :) Как мы оба с тобой знаем, они в ....
stifff
Jan. 3rd, 2016 10:59 am (UTC)
Вот что тут, что на хабре — половина картинок битые (
tnenergy
Jan. 3rd, 2016 11:11 am (UTC)
Проблема в хостинге картинок, который почему-то некоторым не раздает Png. Перезалью на хабрасторейдж через какое-то время.
2born
Jan. 3rd, 2016 12:16 pm (UTC)
Очень интересно, спасибо!
i_delyagin
Jan. 3rd, 2016 09:26 pm (UTC)
Все это поразительно, это так.

Но если бы какая-то страна была на финишнгой прямой термодояда, то "ела бы сало в своем углу". Т.е. строило бы технологию сама, не исключено что под секретностью, и точно постаралась бы сохранить приоритет.

Межгосударственный характер проекта свидетельствует о том, что государства, их администраторы и политики не верят в реалистичность технологии и стараются "подсмотреть у соседа" / не допустить приоритета кого-то одного.

ЧТо думаете о таком тезисе?
tnenergy
Jan. 3rd, 2016 09:58 pm (UTC)
У меня мнение простое: 20 лет назад физики показали принципиальную возможность термоядерного реактора, и одновременно - его нерентабельность в существующих технологиях. Поскольку источник энергии уж больно привлекательный, то УТС переключили в режим минимального поступательного развития вперед, пока технологии не созреют или развитие не окончится рентабельным концептом. Вот на такой режим мы и смотрим.

i_delyagin
Jan. 3rd, 2016 10:00 pm (UTC)
Ну, то есть вы сказали то же самое.

Даже в горизонтах государственного планирования этой технологии нет.
vladimir690
Jan. 5th, 2016 11:42 am (UTC)
А почему для реализации ИТЭРа не взяли концепт с открытыми ловушками?
http://www.interfax-russia.ru/Moscow/main.asp?id=688592
tnenergy
Jan. 5th, 2016 05:04 pm (UTC)
ОЛ слишком далеки от токамаков по параметрам. Невозможно вот так взять и одной установкой сделать реактор, котором можно решать уже инженерные аспекты. Для этого открытым ловушкам надо пройти несколько итераций установок, причем не факт, что они где-то не упрутся в какие-то проблемы.

Сейчас ученые ИЯФ довольно уверенно говорят о возможности строительства ловушки с Q=0.1 (у ИТЭР Q>=10 будет). Если смотреть правде в глаза, то до уровня ИТЭР надо будет построить еще одну промежуточную с Q=1 и возможностью работы с тритием, потом с Q=10 как ядерный объект (аналог ИТЭР). Сколько времени и денег займет этот путь, если ТЭО и НИОКР к Q=0.1 стоит 10 миллионов баксов? Видимо примерно как у токамаков, где Q=1 обходится в полмиллиарда долларов, а Q=0.1 миллионов в 30...60
Андрей Гаврилов
Jan. 8th, 2016 07:37 pm (UTC)
о! интересная новость (особенно, если от "надеются" все перейдет к "станет"), спасибо! Давно бы так (я про международную коллаборацию!).

Справедливости ради (к комменту хозяина журнала), по многопробочным ловушкам, стоимость ловушки (но не разработки/ исследований, про которую говорил он!) в сравнении с токамаками будкеровцы когда-то оценивали вот так:


(Стоимость строительства термоядерного реактора на разных типах установок в зависимости от их размера)

(справедливости ради, сам Беклемишев при этом говорил: "Никто не верит в теоретические скейлинги, если параметры меняются больше, чем в десять раз. Так что кривая, которая там нарисована, теоретическая. Предсказательность в данном случае ограничена").

и бонус-трек:


(Возможные приложения ГДМЛ (справа - QDT, слева - размеры ловушки))
tnenergy
Jan. 8th, 2016 08:47 pm (UTC)
Да ладно, Андрей, привет тебе, они этот грант в 2014 году выиграли. Работа по модификации ГОЛ и ГДМЛ-Т/проектирование ГДМЛ ведется на эти деньги. А хотелки по превращению этого в международный проект... какой проект, когда вокруг враги?
Андрей Гаврилов
Jan. 8th, 2016 08:52 pm (UTC)
Привет! ) Я про те крохи в 650 единиц "почти денег" даже не думал, когда радовался - не о них речь вел.
А мысль про "какая международная кооперация, когда "кругом враги"!" - да, оптимизм-то сбивает (((((
Собственно, часть оптимизма (кроме появления хоть какого-то шанса у проекта, если кто-то еще в него впишется) и была оттого, что это "против течения".. но да, верилось (и верится) с трудом. (((
tnenergy
Jan. 10th, 2016 08:41 am (UTC)
Кстати, вот здесь черным по белому написано:

Конечно, установка ГДМЛ относится к классу «мегасайенс», и финансирования РНФ, безусловно, недостаточно для реализации этого проекта. Сооружение этой установки должно вестись в коллаборации с другими странами, и сейчас мы занимаемся тем, что готовим для этого технологический и научный базис.
Но, как добавил директор ИЯФ СО РАН П.В. Логачев, в рамках гранта РНФ будет окончательно оформлен технический проект и технико-экономические основания для проекта, которые позволят начать привлекать средства на его реализацию.
( 29 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

October 2017
S M T W T F S
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031    
Powered by LiveJournal.com