ITER: معدات التحويل

كما قال أحد الأشخاص على نحو ملائم ، "في مشروع ITER ، إذا كان هناك كرسي في القاعة ، فإن جدتها مصنوعة بالضرورة من الهافنيوم مع قنوات التبريد الداخلية ، وأرجلها مصنوعة من سبائك التنتالوم ، إحضار واحد من اليابان والثلاثة الآخرين من الولايات المتحدة الأمريكية." يبدو أن هذا المشروع قد تم إنشاؤه بحيث تكون أي معدات تحطم الرقم القياسي ومذهلة.


الأسلاك الكهربائية لنظام إمدادات الطاقة المغناطيس ITER ، بما في ذلك معدات التبديل.

اليوم عبارة عن قصة قصيرة حول الأنظمة التي ستقوم بربط وفصل ملفات ITER فائقة التوصيل بسرعة وتعقيد هندسي آخر ، خاصةً منذ شهر مارس ، اجتازت اختبارات التأهيل للأجهزة التي تؤدي هذه المهمة.

بالنسبة للمبتدئين ، القليل عن كهرباء النظام المغناطيسي ITER. سيكون لدى توكاماك الدولية 48 مغناطيسًا فائق التوصيل ، وهي:

• 18 ملفًا حلقيًا (TF) ، متصلة كهربائيًا على التوالي ، ولكن لديها جهاز واحد سريع إطلاق الطاقة (FDU) لكل زوج من الملفات
• 6 وحدات لولبية مركزية (CS) متصلة بشكل مستقل
• 6 ملفات بولودال (PF) متصلة بشكل مستقل
• 9 أزواج من ملفات التصحيح (CC) ، متصلة بشكل مستقل

رسم تخطيطي للنظام المغناطيسي

كما قد تخمن ، هناك حاجة إلى اتصال مستقل لإنشاء تيارات مختلفة (= شدة المجال المغناطيسي) في ملفات مختلفة من أجل التحكم في البلازما (موضعها ، شكلها ، تيارها ، إلخ). يتم التحكم في التيار بطريقتين: أولاً ، من خلال مجموعة من المقومات القوية (عشرات الميجا وات ، في مجموع حوالي 250) ، والتي تخلق وتغير التيار بسلاسة في الملفات ، وثانيًا عن طريق إدخال قصير للمقاوم (بالطبع ، المقاومات الضخمة بطاقة إجمالية تبلغ 2.5 جيجاوات (! ) ، هذا هو ITER) في دائرة الملف لإزالة جزء من الطاقة منه.


رسم تخطيطي أكثر تفصيلاً قليلاً لتوصيل مغناطيس ITER بمصادر الطاقة

عمليات إدخال المقاوم طريقة كلاسيكية لبدء توكاماك. في هذه الحالة ، يخلق التغيير الحاد في المجال في الملفات اللولبية والملف اللولبي المركزي مجالًا دواميًا كهربائيًا يخترق البلازما ويحفز تيارًا حلقيًا فيه ، وهو جزء من نظام احتجاز البلازما.


وحدة تجميع مقاومة ITER واحدة - فولاذ مبرد بالهواء ، 2 ميغاوات

البطل الحالي - SNU (وحدة شبكة التبديل) ، التي تم اختبارها في NIIEFA في مارس 2017 (جيدًا ، ومن يهتم ، المزيد عن نظام إمداد الطاقة المغناطيسية ITER ) مسؤول عن إدخال المقاومات في دوائر الملف. سيتم تثبيت ما مجموعه 8 SNUs في ITER (على CS ولفائف PF1 و PF6).

تتمثل الصعوبة الرئيسية في إنشاء SNUs في تيارات تصل إلى 60 كيلو أمبير والحث الكبير للملفات المحولة ، مما يؤدي إلى ظهور جهد 8.5 كيلو فولت في وقت كسر التلامس. بالنظر إلى المقاومة المنخفضة للغاية للدوائر ، فإن قاطع الدائرة ينتج قوسًا مشعلًا بتيار 60 كيلو أمبير ، مما يجعله غير قابل للاستخدام على الفور. ونحن بحاجة إلى مصدر تبديل من 30 ألف إغلاق.

طريق مسدود؟ لا ، يمكننا أن نجعل الأمور أكثر تعقيدًا!



هذا هو مخطط SNU. لسوء الحظ ، علينا أن نفهم العديد من الاختصارات ، ولكن دعونا نجرب: لذا ، فإن SNRs هي نفس المقاومات التي يتم إدخالها في دائرة الملف ، فهي في البداية موازية للدائرة التي يتدفق من خلالها التيار من المعدل إلى الملف الذي شكله فواصل FOS و FDS. في الجزء السفلي توجد وحدة TCB المضادة للنبض الثايرستور ، مصنوعة من دائرتين متطابقتين TH1 و TH2 وبالتوازي مع موصلات FOS و FDS - FMS ومفتاح تبديل الطوارئ EPMS.


إن SNU في الواقع - الأسطوانات الحمراء والزرقاء - هي FOS و FDS ، ويظهر الجزء السفلي الصناديق TH1 و TH2 والهوائية.

أوف. من المحتمل أن يكون أوضح إذا شرحت كيف يعمل:

لذا ، في البداية يتدفق التيار من خلال FOS و FDS المغلقة.

1. أولاً ، يتم إغلاق RMS ، وربط المقاوم SNR بالتوازي - ومع ذلك ، نظرًا لأن مقاومة الدائرة الحالية الرئيسية أقل بكثير ، لا يحدث شيء.
2. علاوة على ذلك ، تفتح الخصائص الميكانيكية FOS لمدة أقل من 5 مللي ثانية ، وللمرة الأولى يتم نقل التيار بمقدار 0.25 مللي ثانية إلى الثايرستور T المحيط به (وهذا ضروري لمنع القوس).
3. في الوقت نفسه ، يتم تشغيل مفتاح الثايرستور TH1 ، وتفريغ المكثف C1 من خلال نقطة الاتصال L1 و FDS ، مما يؤدي إلى صفر التيار من خلال الثايرستور T و FDS.
4. يتم نقل كل التيار من خلال الجهاز إلى مجموعة الثايرستور TH1 ، مما يسمح لك بفتح FDS ، وهو ضروري لعزل الثايرستور FOS من جهد 8.5 كيلو فولت ، والذي سيظهر في الوقت الذي يتم فيه تحويل التيار إلى المقاوم لاستخراج الطاقة SNR.
5. بعد تفريغ C1 وفتح FDS ، تحتاج إلى إغلاق TH1 - للقيام بذلك ، استخدم السلسلة الثانية C2 - TH2 (وهناك حاجة إلى الصمام الثنائي D1 ، على التوالي ، للدائرة القصيرة C1).
6. بعد ذلك ، سوف يتدفق تيار الملف خلال المقاوم SNR ، مما يخلق زيادة الجهد المطلوب.

آمل أن يكون هذا واضحًا :) إحدى الميزات الرئيسية لهذا المفتاح هي قواطع الدائرة الهوائية والموصلات فائقة السرعة (FOS ، FDS ، FMS) - تعمل بشكل أسرع 10 مرات تقريبًا من قواطع الدائرة التقليدية.



FOS ، FMS و FDS في النماذج والعيش. يرضي أداء عالي الجودة لهذه الأجهزة.

جنبا إلى جنب مع النموذج الأولي لـ SNU التسلسلي ، تم اختبار نظام التحكم الخاص به ( منشور حول تنظيم نظام التحكم في معدات ITER ككل) ، كما ترى ، هناك زرين أو مفتاح تبديل (ITER) ، وتتكون دائرة التحكم من 2 وحدات PLC وحدات والعديد مفاتيح.



من المضحك أنه قبل بضع سنوات تم تطوير جهاز مماثل من قبل ABB لأغراض مختلفة تمامًا - لقطع فروع خطوط التيار المستمر ذات الجهد العالي. على الرغم من أن المشكلة في التبديل الهجين من ABB تختلف إلى حد ما (الجهد العالي جدًا عند التيار المعتدل) ، فقد تم تقديم تطوره باعتباره ثورة في مجال الحلول لنقل الطاقة باستخدام خطوط التيار المباشر المباشر .