?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Фотоапдейт по ИТЭР

Пока вы ждете пуска Falcon Heavy

Понравилась мне одна фотография ИТЭР из свежих, и решил я сделать некий обзор. Ну сначало она, фотография:



Здесь показан цилиндр минимального размера, в который влезет токамак ИТЭР. Диаметр 30 метров, и наконец-то это не абстрактная цифра или графика с человечками. Тут человечки настоящие! В высоту, правда, только половина реактора, ну на то эта конструкция и называется "нижний цилиндр криостата". Гигантская вакуумная камера, которую сейчас собирают из деталей, изготовленных в Индии



Вот, например, фрагмент стенки криостата, через которую будет вводится пучок нейтральных частиц для нагрева плазмы. Пучок, кстати, приличный такой и будет - 1х0,5 метров, 16 мегаватт, 3% скорости света.

Рядом варят Основание Криостата, на которое потом будет поставлен и приварен Нижний Цилиндр.



На этом кадре, например, заваривают главный силовой элемент криостата и всего, что внутри - пьедестальное кольцо толщиной 200 мм (точнее это верхняя полка кольца толщиной 200 м) и шириной почти 2 метра. Левее двух скучающих сварщиков, уткнувшихся в монитор, виден край кольца, к которому в будущем и будут приваривать низ нижнего цилиндра.

А в здании токамака в шахте реактора тем временем готовят армирование бетонной "короны", на которую через 18 шарнирных элементов обопрется пьедестальное кольцо и через него - весь криостат и реактор внутри.



Заливка бетона тут начнется уже в этом месяце и продлится до августа. Впрочем до установки "основания" на "корону" еще чуть меньше двух лет: нужно достроить закончить работу с сегментами криостата, установить на него датчики и опорные элементы, достроить здание токамака, что бы можно было пронести кранами основание криостата из здания предварительной сборки, наконец, закончить финишные работы в шахте. Кстати, в соседнем помещении с шахтой они уже выполнены



Это помещение баков дренажа системы охлаждения токамака. Сюда будет сливаться вода из системы охлаждения в случае штатных и нештатных ситуаций на реакторе. Поскольку вода может быть с тритием, здесь оборудуется защитная оболочка из нержавейки для удержания воды в здании, если кроме аварии на токамаке еще и дренажный бак потечет. Но в целом интересно посмотреть, как будет выглядеть комлекс "катакомб" здания токамака в момент окончания строительства и перед началом монтажа тысяч тонн оборудования реакторных систем.

Что еще интересного? Хм, ну например, первый готовый кусочек вакуумной камеры ИТЭР:



Это первый из 36 кусочков, из которых соберут вакуумную камеру и один из самых простейших по геометрии. Двойная стенка из 40-мм стали организует пространство для воды системы охлаждения, кроме того эта вода будет замедлять нейтроны от термоядерной реакции. Для поглощения нейтронов пространство между стенками забито пластинами из борированной стали - их как раз хорошо видно. Наконец, стенку пронизывают цилиндрические опоры для внутреннего защитного бланкета. Что бы лучше представлять себе это все вкупе, смотрим графику:



Деталька выше  - часть внутренней стены вакуумной камеры. Она называется "полоидальный сегмент №1" и вместе с 3 другими полоидальными сегментами и двумя отводами портов должны быть сварены в один из девяти секторов вакуумной камеры. Сектор - это максимальная по логистическим возможностям единица, весом около 360 тонн. Сектора будут "одеваться" в тороидальные катушки и свариваться в единую камеру уже на площадке, а до этого будут изготавливаться в Южной Корее (4 сектора) и Италии (5 секторов).



Сборка полоидальных секторов начинается со сварки внутренней оболочки (она наиболее отвественная и сложная) приварке к ней конструкций окон портов, оребрения и опор бланкета, сборки внутри этого пирога пластин борной стали, заварки внешней стенки и тестов, тестов, тестов - на геометрию, на плотность швов, на трещины и т.п.




А вот фотография "полоидальный сегмент №2", от того же сектора (№6), который находится на сборке борной защиты.  Видно, что он слегка отстает по готовности от ПС №1, но учитывая, что фотография ноябрьская, можно ожидать скорой информации и по окончанию изготовления этой детали.



А это полоидальный сегмент №3, экваториальный. Большой размер цеха скрадывает размеры детали, но можно попробовать вообразить - высота ее порядка 10 метров. Все это изготовлено из нержавеющей стели 316L. Ну и наконец, нижний или диверторный сегмент:


Этот элемент в наименьшей готовности, но одновременно он слегка проще ПС2 и ПС3 за счет отсутсвия опор бланкета (т.к. в вакуумной камере на этом месте не бланкет, а дивертор).

К концу 2018 году, все эти сегменты должны быть изготовлены до конца и сварены в единый сектор №6, который, в свою очередь уже в начале 2019 должен отправится в  Кадараш, на стенды сборки, где будет происходить интеграция с первыми двумя тороидальными катушками. Вот такими:



Ну что ж, напоследок свежая фотография со стройплощадки:



Вид на готовую шахту реактора из камеры инжекторов нейтрального луча. Помните овальную "дверь" в нижнем цилиндре криостата? Она встанет напротиви вон тех отверстий в шахте. Буквально 2 перекрытия и все что между ними осталось возвести строителям до окончания основного строительства этого грандиозного комплекса.

P.S. Фотография с этого же ракурса но на 20 месяцев раньше



Comments

( 28 comments — Leave a comment )
clock_source
Feb. 6th, 2018 08:38 pm (UTC)
Красота. Даже волнительно. Такие усилия, такие затраты, такие технологии.
zeka_vasch
Feb. 7th, 2018 02:25 am (UTC)
да, ебическая конечно конструкция. На схемах не так страшно, как на фотках.
vladimirkonjkov
Feb. 7th, 2018 05:11 am (UTC)
Марка стали
Чисто технический вопрос из какой марки стали изготавливают эти конструкции?
tnenergy
Feb. 7th, 2018 11:28 am (UTC)
Re: Марка стали
Криостат - из 304 нержавейки, а вот вакуумная камера из какой-то специальной версии 316 нержавейки, если серьезно интересно, могу поискать в iter material handbook, какой конкретно.
vladimirkonjkov
Feb. 7th, 2018 11:32 am (UTC)
Re: Марка стали
Мне интересно, там легирование с учетом радиации, или диапазона рабочих температур? Нержа. она же любая не магнитная вряд ли там специальные марки для этого использованы.
316 устойчива к морской воде, я заинтригован
https://en.wikipedia.org/wiki/Marine_grade_stainless

Edited at 2018-02-07 11:34 am (UTC)
tnenergy
Feb. 7th, 2018 11:38 am (UTC)
Re: Марка стали
Там к вакуумной камере масса требований - свариваемость, стойкость к водороду, вакуумные свойства подходящие (хотя это наверное любая сталь), наконец под нейтронную активацию как раз и изменили состав, снизив содержание (как я думаю - не помню) кобальта, ниобия, азота.
tnenergy
Feb. 7th, 2018 11:45 am (UTC)
Re: Марка стали
Короче не удержался, заглянул, вот ответы:







vladimirkonjkov
Feb. 7th, 2018 11:53 am (UTC)
Содержание Nb и Ta снижено в 10 раз по сравнению с обычной маркой нержавейки, неужели они так вредны?
tnenergy
Feb. 7th, 2018 12:03 pm (UTC)
Там была задача удержать активацию вакуумной камеры в таких пределах, что бы после 25 лет работы и 100 лет высвечивания была допустима ручная разборка (причем заднюю стенку можно будет руками резать гораздо раньше).

Nb и Ta дают среднеживущие изотопы, вот и избавляются от них.
vladimirkonjkov
Feb. 7th, 2018 01:51 pm (UTC)
то-есть вы хотите сказать, что после 25 лет эксплуатации, никто не сможет зайти внутрь еще как минимум 100 лет?
Это Чернобыль какой-то получается

Edited at 2018-02-07 01:56 pm (UTC)
tnenergy
Feb. 7th, 2018 02:38 pm (UTC)
>то-есть вы хотите сказать, что после 25 лет эксплуатации, никто не сможет зайти внутрь еще как минимум 100 лет?

Ну, вообще речь шла о ручной разборке вакуумной камеры - уровне контактного облучения в 25 микрозиветров в час. Заходить внутрь можно и при гораздо бОльшем уровне. Однако вакуумной камерой ситуация не ограничивается. Я писал про это https://tnenergy.livejournal.com/22347.html.
vladimirkonjkov
Feb. 7th, 2018 04:00 pm (UTC)
Давайте помечтаем, в отличии от реакторов деления в реакторах синтеза мы можем контролировать состав облучаемых конструкционных материалов, если бы нам были доступны любые изотопно-чистые металлы, то из чего безопаснее было бы делать корпус вакуумной камеры термоядерного реактора? Fe без изотопа 54, Ni-64

Edited at 2018-02-07 04:00 pm (UTC)
tnenergy
Feb. 8th, 2018 10:25 am (UTC)
Не знаю точного ответа на ваш вопрос. Без изотопно-смещенной экзотики обычно в качестве малоактивируемых материалов предлагают ванадиевые сплавы и карбид кремния.

Причем разработчики все же больше ориентируются не на активацию как таковую, а на стойкость к нейтронной дозе. Тут спасает немного очень жесткий спектр, у которого малое сечение взаимодействия с материлами - с предлагаемыми выше вариантами можно камеру вывернуть наизнанку, организовав бланкет вокруг (как это нарисовали в проекте ARC).

В принципе все эти проблемы мало волнуют термоядерщиков - в рамках проекта ИТЭР это незначительная часть сложностей, а проекты DEMO пока слишком абстрактны и сосредоточены на физико-компоновочных вопросах. Этот вопрос больше всего в мире волнует разработчиков проекта FNSF - будущей возможной большой термоядерной установки в США, там как раз собираются набирать такие дозы, что материалами и внутренними конструкциями надо очень плотно заниматься.

vladimirkonjkov
Feb. 8th, 2018 01:03 pm (UTC)
Да, почитал http://www.firefusionpower.org/TOFE_2016_FNSF_Kessel.pdf
длительность непрерывной работы 1 год, впечатляет.
pz_true
Feb. 7th, 2018 07:03 pm (UTC)
сумашедший проек! в хорошем смысле))
antontsau
Feb. 7th, 2018 07:36 pm (UTC)
армирование бетона зверское. Не у каждой несущей колонны небоскреба такое.
tnenergy
Feb. 8th, 2018 10:28 am (UTC)
Здесь на 18 колонн "короны" приходится 23000 тонн конструкции. Вроде не так много, но есть нюанс - при некоторых плазменных срывах, например VDE всю магнитную систему может тянуть по вертикали с силой до 400 меганьютонов (т.е. ~40 тысяч тонн). И вверх и вниз, и все это надо опорам выдерживать.
antontsau
Feb. 8th, 2018 10:36 am (UTC)
кстати вот этого момента я не понимаю. Распирать или сжимать систему - запросто, токи-магнитные поля, а вот как ее может тянуть вверх или вниз? Куда импульс-то при этом передается? только на какие-то другие части самой же бочки. Наружу ведь из нее ничего не выходит и ни с чем оно не взаимодействует.

А армирование, сдается мне, против боковых усилий. Вертикально 40000 тонн это тьфу и растереть, это куб бетона 30*30 метров или 1000 ездок миксеров (20 в день - два месяца заливки, ха) - в каждом приличном домишке этажиков в 50 гораздо больше, а такой злобной арматуры нет. А вот если вбок, на излом, да еще с какой-нибудь знакопеременной нагрузкой, то приходится столько железия пихать без вариантов.
tnenergy
Feb. 9th, 2018 10:19 am (UTC)
>Куда импульс-то при этом передается?

В ускорение плазмы внутри машины. Потом это дело возвращается, т.е. усилие на опорах описывает что-то вроде одного периода синуса длительностью в единицы - десятки миллисекунд,
kotfalya
Feb. 9th, 2018 06:25 pm (UTC)
">Куда импульс-то при этом передается?

В ускорение плазмы внутри машины. "
Как бы сложно интуитивно это понять, учитывая что там плазмы =\- 1 грамм вещества.
Да мы читали вашу статью, где вы сравнивали гравитационные силы, и электромагнитные. Лично у меня, создалось впечатление, что громадные нагрузки берет на себя именно корпус реактора, и конструктивно целые с ним, магниты. То есть- есть бетонный фундамент, на котором лежит и "корежиться" реактор, и нагрузка идет на сжатие растяжения конструкции. Видимо вся конструкция реактора, несмотря на килотонны высокопрочной стали, и сверхпрочной конструкции, все таки будет пританцовывать на опорах. Наверно так?

Edited at 2018-02-09 06:28 pm (UTC)
tnenergy
Feb. 10th, 2018 01:37 pm (UTC)
Наверное так.
antontsau
Feb. 9th, 2018 06:50 pm (UTC)
40000 тоннсил на сколько там грамм плазмы? да еще с заметным временем, чтоб это был не удар а именно усилие, импульс достаточный для передачи на бетоний, а не только в упругое крючение непосредственно катушек и прочих, тоже очень немалых по весу, железиевых деталей?
tnenergy
Feb. 10th, 2018 01:37 pm (UTC)
на несколько сот миллиграмм плазмы.

Но там вся энергия в кинетическом движении заряженных частиц, а не в пассивной массе.

>импульс достаточный для передачи на бетоний, а не только в упругое крючение непосредственно катушек и прочих, тоже очень немалых по весу, железиевых деталей?

В целом я никогда в детали не лез, знаю, что это довольно таки важная проблема, а какие там конкретно усилия в опорах при дисрашенах плазмы - не в курсе.
sanchosd
Feb. 10th, 2018 12:54 pm (UTC)
нереальнокруто...... вот каждый раз думаю, а что если при сварке этих "деталек", чет не так сварят))) ведь не отрежешь и не приваришь по-новой)))
tnenergy
Feb. 10th, 2018 01:33 pm (UTC)
Как раз на этих конструкциях отрезать и приварить по новой - нормальная практика. Например, когда крупногабаритку монтируют в здании, традиционный метод выборки ошибок геометрии (изготовления и монтажа) - отрезать край (например большого трубопровода), изготовить подходящую промежуточную деталь и заварить ее.

А вот где нужна механическая стыковка, например ротора со статором - там начинаются сложности...

На ИТЭР решили внедрить чуть ли не 100% охват оборудования лазерными трекерами, что повышает точность.
sanchosd
Feb. 10th, 2018 01:49 pm (UTC)
>> апример, когда крупногабаритку монтируют в здании, традиционный метод выборки ошибок геометрии (изготовления и монтажа) - отрезать край (например большого трубопровода), изготовить подходящую промежуточную деталь и заварить ее.

Я думал это общенормально для СССР и пост-СССР, а в современной практике изжито.

Помнится как-то преппод рассказывал, мол мужики паропровод делали, то-ли на атомке, то-ли на ТЭС, не суть... Стыковали, стыковали, чет у них там не шло....
Взяли и вставили "пиздон"- кусок трубы паропровода, внешним диаметром=внутреннему паропровода. Может проточили на токарке, деталей не знаю, но толщина пиздона была ощутимая, не 10мм, поболее.
Сварили, все нормально работает.

Прошло много лет, и один из тех мужиков, оказался на ремонте этого паропровода.
Короче говоря, когда разрезали и поглядели внутря....колечка-то нет..слизало паром все постепенно....

Может правда, а может и нет, мопед не мой)
tnenergy
Feb. 10th, 2018 01:55 pm (UTC)
Ну я подобные вещи встречал при описаниях монтажа японских парогенераторов на американских АЭС уже в 21 веке. Изготовить и установить эти сверхтяжелые элементы с точностью больше 10 мм - это высокое искусство, а 10 мм на сварном шве уже конкретно мешает заварить ровно, отсюда и всякие переходные и подкладочные детали.
sutormin3
Feb. 10th, 2018 10:25 pm (UTC)
Грандиозно! Публику надо информировать о таких проектах.
( 28 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2018
S M T W T F S
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930 
Powered by LiveJournal.com