?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

ИТЭРофото и анонс

Прежде всего хочу сказать, что 4 сентября я побываю на площадке ИТЭР и наделаю своих личных бездарных фотографий, а так же позадаю вопросы. За эту возможность спасибо Александру Петрову и Sabina Griffith. Довольно странное ощущение, примерно как у ЦРУшника, 15 лет добывавшего агентурную информацию, детали и зацепки по военной промышленности СССР, которому сказали "у тебя через месяц встреча с Дмитрием Федоровичем Устиновым, он с удовольствием ответит на все твои вопросы".

Собираюсь спросить по планам и порядку сборки оборудования и рассказать свои идеи, как бы можно было улучшить освещение проекта (например - таймлапсы сборки, количество фото и видео в целом), ну и просто наконец ощутить размеры установки, фото их не передает.  Считаю, что я выбрал удачный год для поездки - здания почти завершены, но не заставлены оборудованием так, что общий масштаб теряется.

Но давайте вернемся к фотографиям



Самым впечатляющим достижением ITER на данный момент является его сверхпроводящая магнитная подсистема - даже не столько сами магниты, а организация проектирования и производства этих колоссальных высокотехнологичных изделий. 25 основных магнита ИТЭР (18 тороидальных и 6 полоидальных + центральный соленоид) займут 25 первых места в мире по параметру B^2*V - квадрату индукции поля на объем поля, т.е. фактически по запасаемой магнитной энергии. Для производства сверхпроводящей проволки, кабелей, намоточных элементов магнитов и готовых изделий пришлось построить или модернизировать больше 20 разнообразных производств по всему миру (впрочем можно было обойтись и 5-6, если бы только каждый партнер в проекте не хотел бы себе кусочек).


Китайская команда на фоне последнего "двойного блина" из 9 штук, необходимых для формирования полоидальной катушки №6. Эта катушка нужна первой при сборке токамака, и китайцы развили приличный темп, изготовив все 9 двойных блинов за 16 месяцев.


А так двойной блин китайской катушки выглядит после пропитки стекловолоконной изоляции эпоксидкой.

Такой текст можно написать практически про любую главную подсистему ИТЭР, однако отличие здесь в том, что вся эта промышленность уже налажена и прошла практически все переделы производства (закончены выпуск сверхпроводника и кабелей из него) - в течении ближайшего года должны быть собраны первые готовые магниты. Фактически, самая сложная и дорогая подпистема, потребовавшая много лет разработки и поиска технологий, вопреки ожиданиям, совсем не тормозит проект.


Намоточный пакет тороидальной катушки вынимают из испытательной вакуумной камеры на заводе SIMIC в Италии

Европа на шаг впереди китайцев - здесь не только уже собрали из двойных блинов первую тороидальную катушку, не только оформили на ней все электрические и гидравлические коммуникации, но и провели холодный тест: успешно испытали на газовую плотность и прочность электрической изоляции при температуре жидкого азота (~80 K). Температура немножко удивляет - с одной стороны, действительно, если есть какие-то трещины, то они откроются и на 80К, и на 4 К. Однако, потратив еще несколько млн евро, можно было бы ввести катушку в сверхпроводящее состояние и испытать ее гораздо ближе к реальным условиям эксплуатации.

Для лучшего понимания размеров изделия, стоит привести такой кадр:



На фото - намотка внешней изоляции на магнит. Внутри этой желтой штуки - очень много прочной стали, в которой проложены кабели со смесью медных и сверхпроводящих проволок. 134 витка этого кабеля толщиной в руку, с током в 68 килоампер сформируют магнитное поле в 13,5 тесла в D-образном просвете 9х14 метров.

Совсем скоро для тороидальных магнитов начнется последний производственный этап - установка намоточных пакетов в силовые корпуса. Поскольку физики хотят, что бы магнитные оси были выставлены с точностью +-5 мм, все элементы конструкции (начиная с уложенного кабеля и заканчивая корпусами) снимаются лазерными сканерами, превращаются в 3D модели, и на базе реальной геометрии изготавливаются специальные прокладки, что бы добится заданной точности. Поэтому процесс установки наверняка затянется.


Одна из половин силового корпуса тороидальной катушки. По всем поверхностям видны трубки охлаждения корпуса.


Корпус, на мой взгляд, вообще космически выглядит, сколько ложек можно было наделать из этой нержавейки...

В то же время, как SIMIC приближается к завершению первой тороидальной катушке, на площадке ИТЭР, где есть свой завод для производства самых крупногабаритных магнитов идет намотка двойных блинов полоидальной PF5.



Процесс намотки выполняется на вращающемся столе двухзаходно и включает в себя этапы размотки и выпрямления исходного проводника (напомню, что по сути это весьма толстостенный стальной квадрат, так что это не так просто, как звучит), его очистки, програмного изгиба в нужную траекторию, намотки стелопластиковой/каптоновой изоляции и угладки. На фото видны так же дополнительные операции - в частности, прокладка стеклопластиковыми матами, вообще изоляция тут самое трудоемкое. Время намотки одного блина - порядка 4 недель, из которых машина движется меньше 25%



Концы проводника формуются для того, что бы можно было сформировать переходы между слоями блина и между блинами.



Для соединения стальная оболочка срезается вдоль, проводники объединяются через медный брусок (увы, сверхпроводящий магнит имеет резистивные вставки) и завариваются встык по длинной стороне.

Кроме того, к кабелю привариваются вводы и выводы жидкого гелия, выходы разнообразных датчиков (температуры, электрического поля и т.п.) - и двойной блин идет на заливку эпоксидной смолой



На этом фото видны все состовляющие техпроцесса: намоточный стол на заднем плане (огорожен белым заборчиком), две вакуумно-нагнетательные формы справа и стол, на котором выполняются ручные операции с двойным блином - слева.

После изготовления 8 блинов PF5, они будут сложены один на другой, объеденены электрически и гидравлически, обмотаны еще десятком слоев изоляции и снова пропитаны эпоксидкой. Готовый намоточный пакет ждет еще закрепление в металлических силовых элементах, монтаж выводов- и вывоз на установку.


Кстати, силовые элементы PF5 уже изготовлены (в Китае). Как обычно, даже самые простые элементы в ИТЭР стремяться сделать посложнее, в частности в этих опорах пришлось прорезать сквозные криволинейные прорези в боковых стенках для снижения теплового потока в катушку, что бы не строить еще вдвое больший криокомбинат.

Вслед за PF5 этому заводу надо изготовить схожую по размерам катушку PF2, а затем большая часть этого оборудования пойдет в утиль и будет заменено на оборудование побольше, для производства 25 метровых катушек PF3 и PF4.



Элементы вакуумного стенда для холодного тестирования собранной катушки и форма для "запекания" эпоксидки PF5/PF2 на заднем плане.

Заканчивая "магнитную" тему, хочется показать собранный стенд, на котором 300-тонный сегмент (1/9) вакуумной камеры токамака будет "одеваться" тепловыми экранами и двумя 360-тонными катушками. Поскольку элементы тут сложно-трехмерные, очень габаритные и тяжелые, а точность нужна в несколько мм, то опоры стенда умеют двигаться по X,Y,Z и вращаться вокруг этих осей, смещая "одежку" вокруг сегмента вакуумной камеры.


Лучше открыть по клику в отдельном окне, что бы посмотреть покрупнее

Испытания всей этой крутой механики запланированы на сентябрь - декабрь, если повезет, то я увижу подготовку своими глазами. По идее, на этапе сборки токамака ИТЭР каждый сегмент будет проводить примерно по полгода в этом помещении, кроме сборке на стенде его будет ждать еще установка датчиков состояния.

Что еще? Ну, например, в России в мае прошли сдаточные испытания уже второго серийного гиротрона (из 8). Меж тем на площадке ИТЭР второй год не могут сдать здание под гиротроны :-/


Гиротрон в этом мессиве - коричневая башня по центру, выход мегаватта микроволнового излучения осуществляется в серую бочку слева (это согласующая оптика). Остальное, в основном, охлаждение.

В Европе изготовили прототип корпуса кассеты дивертора



Хотя до установки дивертора еще лет 10, а то и 15.

Ну и главное - в июле в лаборатории NBTF был запущен самый мощный источник отрицательных ионов SPIDER.



Напомню, что этот агрегат стоимостью 62 млн евро - один из этапов создания рекордных инжекторов нейтралов ИТЭР (увеличивающиеся в размерах стенды BATMAN-ELISE-SPIDE-MITICA-NBI). NBI - одно из самых высокотехнологичных устройств ИТЭР (можно почитать про сам NBI и про его мегавольтный источник питания), создающее с помощью мегаваттного радиочастотного генератора отрицательные ионы водорода или дейтерия (отрицательные - это с двумя налипшими электронами, и не с одним оторванным, они гораздо эффективнее нейтрализуются для ИТЭРовских энергий), отделяющие их от электронов (эти этапы и должны производится на SPIDER). Отрицательные ионы затем будут ускоряться мегавольтным ускорителем, нейтрализоваться и влетать на 3% скорости света в плазму ИТЭР, передавая ей энергию и момент.

SPIDER интересен некой интригой вокруг своей конструкции - возможно этот ключевой элемент будет давать ионов сильно ниже, чем надо, и тогда вариант новосибирского Института Ядерной Физики, являющегося мировым лидером в разработке инжекторов нейтралов внезапно может стать очень привлекательным для ИТЭР.

Но пока стенд, должный давать 40 А был запущен на пару десятков секунд и с током меньше ампера, но тем не менее это значит, что высокотехнологичная машина собрана и рвется в бой.

P.S. Свежие облеты на дроне по площадке ИТЭР


Comments

( 36 comments — Leave a comment )
zilm
Aug. 19th, 2018 08:12 pm (UTC)
А для смертных там будут когда-нибудь экскурсии? Ну там на какой-нибудь самый неинтересный кусок
uncle_jocker
Aug. 19th, 2018 08:26 pm (UTC)
Я сам не пробовал (это надо во францию ехать, а я пока не собираюсь), но на сайте есть раздел VISITING ITER, если верить тому, что там написано - то записываешься на экскурсию и идешь. Обещают по возможности на площадку свозить (я так понимаю, возможность в зависимости от того, какие там работы в этот момент)
(no subject) - zilm - Aug. 19th, 2018 09:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 19th, 2018 08:28 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zilm - Aug. 19th, 2018 09:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - phdnk - Aug. 19th, 2018 10:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 20th, 2018 06:33 am (UTC) - Expand
(no subject) - Moje Imja - Oct. 3rd, 2018 04:14 pm (UTC) - Expand
atrus_at_lj
Aug. 19th, 2018 08:24 pm (UTC)
> а так же позадаю вопросы
> в июле в лаборатории NBTF был запущен самый мощный источник отрицательных ионов SPIDER
А это самое интересное. В свете:
> Дело в том, что данный ионный источник был спроектирован еще ~15 лет назад и заложен как основа инжекторов нейтралов. За прошедшее время стало ясно, что предложенная схема может и не заработать с теми характеристиками, которые нужны — некоторые эксперты считают, что ток пучка будет в два раза меньше номинального. (habr)

Так что там с характеристиками? Ток оказался достаточным? Или это выяснится лишь при общем запуске? Если да, то "стелят-ли соломку"?
tnenergy
Aug. 19th, 2018 08:37 pm (UTC)
Пока очень рано говорить о характеристиках, во-1 они не добрались до рабочих токов и напряжений, во-2 наверняка будет масса проблем, которые будут преодолеваться, так что вердикт причастные к проекту узнают через год-два, а чуть менее причастные, типа меня, еще через годик наверное.

На ELISE, например, в итоге ток на дейтерии в 1,5 раза меньше запланированного, потому что не происходит нормальной сепарации электронов. А вот на водороде - нормальный.

Кроме того, новосибирцы планируют множество проблем у ускорительно-нейтрализаторной части, которой на SPIDER нет, а будет на стенде MITICA, который сооружается в 50 метрах от SPIDER. Так что эта волынка еще лет на 5-8, прежде чем европейцы либо вырулят на нормальные параметры, либо начнут сдаваться.

Там еще забавное распределение ответственности - дизайн инжектора и источника ионов делала ITER IO , а финансируют и сооружают установки европейцы в лице F4E, т.е. в случае неудачи концов не найти.

Ну и последнее, - ИЯФ очень хотел ввести свой мегавольтный стенд отрицательных ионов к конфе http://indico.inp.nsk.su/event/11/, но похоже не успеет :( Там машина меньше по току (несколько ампер против 40 ИТЭР), но гораздо более продвинутая - плазменная нейтрализация, рекуперация, чистка ионного пучка, общий облик - очень крутая весч.
Видео - Andrey Y - Aug. 19th, 2018 09:08 pm (UTC) - Expand
Re: Видео - tnenergy - Aug. 19th, 2018 09:33 pm (UTC) - Expand
nucl0id
Aug. 20th, 2018 04:34 am (UTC)
Очень круто насчет поездки, поздравляю!
tnenergy
Aug. 20th, 2018 07:51 am (UTC)
Спасибо, Дмитрий. :)
Konjkov Vladimir
Aug. 20th, 2018 05:38 am (UTC)
Не понял, когда 1-я тороидальная катушка будет протестирована на МАКС. поле?
tnenergy
Aug. 20th, 2018 06:31 am (UTC)
Только уже в составе реактора. На мой взгляд, ребята перебарщивают с верой в ниокр и симуляции.
(no subject) - Konjkov Vladimir - Aug. 20th, 2018 07:41 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 20th, 2018 07:50 am (UTC) - Expand
(no subject) - Ilya Kiselev - Aug. 21st, 2018 10:35 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 21st, 2018 11:11 am (UTC) - Expand
woodenfriend
Aug. 20th, 2018 07:34 am (UTC)
надо же, побывать на великой стройке после стольких лет наблюдения за.
космически длинный проект, конечно. я ещё студентом был, едва в интернеты вырвавшимся, когда про него читал. до сих пор где-то в залежах валяются первые видео, поясняющие как будет работать чудо-механика, обслуживающая камеру.
tnenergy
Aug. 20th, 2018 07:47 am (UTC)
Чем-то схоже с пирамидой Хеопса, да...
(no subject) - simsun - Aug. 20th, 2018 10:19 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 20th, 2018 10:27 am (UTC) - Expand
(no subject) - simsun - Aug. 20th, 2018 10:42 am (UTC) - Expand
topotom
Aug. 20th, 2018 08:41 pm (UTC)
"Хотя до установки дивертора еще лет 10, а то и 15."

Оптимистично, блин...
tnenergy
Aug. 20th, 2018 09:16 pm (UTC)
Дивертор будут ставить уже после первой плазмы в процессе доработки токамака до "ядерной" версии, так что...
siron_nsk
Aug. 21st, 2018 12:42 pm (UTC)
Валентин, у нас, у читателей, есть одна маленькая, но очень большая просьба - просто пиши "чтобы" слитно всегда. Так ты будешь ошибаться в 1 случае из 100, а не в 99 как сейчас. Спасибо.
Станислав Воскобойников
Aug. 24th, 2018 05:40 am (UTC)
Ядерные реакции
Валентин извините за вопрос не совсем(или совсем не) по теме теоретически гелий можно расщепить на водород?
ecort
Aug. 24th, 2018 01:45 pm (UTC)
наконец ощутить размеры установки, фото их не передает
Регулярные съёмки Gigafactory с дрона вполне передают масштаб - но вам снимать площадку ИТЭР с дрона едва ли разрешат...
tnenergy
Aug. 24th, 2018 04:44 pm (UTC)
Re: наконец ощутить размеры установки, фото их не переда
Съемка с дрона есть в посте (не моя). Но все равно это не дотягивает до личного опыта :)
kubrickrubik
Sep. 12th, 2018 04:22 pm (UTC)
Буду ждать репортаж. Надеюсь, что и сам через 2-3 года там побывать смогу.
Антон Насонов
Oct. 2nd, 2018 04:18 pm (UTC)
все больше новостей про то, что пытаются делать не просто стабильное магнитное поле, а так скажем управляемое , которое могло подстраиваться под изменения плазмы ... EMFC (electromagnetic flux-compression). Вроде и корейцы и японцы. Насколько это реалистично ?
tnenergy
Oct. 2nd, 2018 04:40 pm (UTC)
Тут явно какое-то смешение разных идей, MFC не имеет отношение к "управляемому магнитному полю, которое подстраивается под изменения плазмы", зато вот корейцы последние пару лет отметились управляемым полем для подавления ELM-неустойчивостей - может про это речь? Если да, то в ИТЭР будет использоваться та же схема, что на KSTAR, и вообще все современные наработки по управлямой компоненте поля в ИТЭР должны быть реализованы.
(no subject) - Антон Насонов - Oct. 4th, 2018 07:06 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 4th, 2018 07:28 am (UTC) - Expand
( 36 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

February 2019
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
2425262728  
Powered by LiveJournal.com