مشروع ITER في عام 2018

مشروع

أصبح العام الماضي بالنسبة للمفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER ( حول المشروع ) ، بالنسبة للمراقب الخارجي ، من المحتمل أن يكون من الأكثر هدوءًا على مدار سنوات الإنشاء (منذ 2009). بالنسبة لي شخصيا ، تميزت هذه السنة بزيارة موقع ITER في سبتمبر 2018 ، لذلك سيتم تخفيف هذا التقرير السنوي بانطباعات شخصية وصور.



قبل ثلاث سنوات ، قام المشروع بتغيير مديره رسميًا - فقد أصبح رجلاً فرنسياً نشيطًا برنارد بيجوت. من خلال إدراكه للموقف الصعب الذي كان فيه ITER في بداية حكمه (أثارت الفجوة الهائلة المتنامية وراء الجدول وتجاوز التكاليف مسألة الإغلاق) ، اتخذ Bigot عدة قرارات إدارية مهمة ، بما في ذلك وضع "خطة بناء شاملة". كما تعلمون ، يتم الالتزام بالجداول الزمنية لهذا المقياس بدقة فقط وقت الإنشاء / التحديث ، وعلى مدار العامين الماضيين ، يمكننا أن نذكر أنه لا يوجد 100٪ حتى بعد الجدول الجديد. ومع ذلك ، فإن الوضع أفضل بشكل واضح مما كان عليه في الفترة 2009-2015 ، والفترة المتأخرة اليوم هي 6-9 أشهر ، لا سيما وأن هناك خيارات لخطط تجميع المفاعل "المدمجة". القيمة في غضون عام ليست حرجة للغاية بالنسبة لمثل هذا المشروع ، والسؤال هو بشكل رئيسي - ماذا سيحدث لديناميات التأخير أكثر من ذلك؟

لسوء الحظ ، يبدو لي أن الفارق سيزيد. واحدة من المشاكل المتبقية هي نقص التمويل الأمريكي من جانبهم من البرنامج. على الرغم من أن حجم هذا النقص في التمويل قد انخفض إلى النصف في عام 2018 ، إلا أنه لا يزال قائماً ويعني تعطل في توريد المواد المهمة من المعدات التي تدفعها الولايات المتحدة. لذلك ، على سبيل المثال ، تم نقل نظام تبريد المياه لغرفة الفراغ والمحول إلى التطوير والإنتاج من الولايات المتحدة الأمريكية إلى الاتحاد الأوروبي في محاولة لتوفير المال والوقت. لكن من الواضح أن شروط هذا النظام ستظل قائمة.

يعكس الوضع مع التمويل الأمريكي بشكل جيد المشكلة العامة - في مشروع فوق وطني ، تتصادم الطموحات الوطنية مع طموحات أشخاص محددين مشاركين في المشروع ، مما يعقد عمل مهندسي التنمية (وهو معقد تقنيًا للغاية).

في ختام هذه اللحظة "الاجتماعية" ، أود فقط أن أشير إلى أن الإنسانية ، كلما ذهبت ، كلما واجهت مشاريع دولية واسعة النطاق وتعلم تنفيذها. وبالتالي ، فإن تجربة سلبية ITER والحلول التي تسمح للتغلب على هذه السلبية هي قيمة في حد ذاتها. على سبيل المثال ، إذا أخذت البشرية على محمل الجد تخفيض "انبعاثات ثاني أكسيد الكربون" "الطارئ" - فإن ITER بتجربتها "الاجتماعية" يمكن أن تكون أكثر فائدة هنا من الطاقة.

ومع ذلك ، العودة إلى المشروع. استمر عام 2018 ، في حد ذاته ، بشكل عام - تم إنشاء الكثير من معدات الانصهار الجديدة ، وتم بناء منصات مهمة ، وتم الحصول على نتائج علمية مهمة. في عام 2019 ، من المتوقع أن تكون العلامة "70٪ من أعمال البناء المكتملة". دعونا الغوص في التفاصيل.

بناء وتركيب المعدات

• الأخبار الرئيسية لعام 2018 - الانتهاء من بناء الحد الأدنى تقريبا. إذا كتبت في العام الماضي عن المباني الجاهزة الجديدة ، في عام 2018 ، لم يكن هناك أي مبنى ، ولم يكتمل إلا. ومع ذلك ، لا تزال هناك دورة بناء كاملة قبل ما يصل إلى 4 منشآت - مباني الإدارة المعقدة والمباني ذات مقاومات تفريغ الطاقة المغناطيسية ومجموعتين من مولدات الديزل في حالات الطوارئ.

• في عام 2018 ، نما البناء الأكثر تعقيدًا - المبنى المعقد في توكاماك بعشرة أمتار ووصل تقريبًا إلى قمة الهياكل الخرسانية ، ومع ذلك ، لا يزال هناك سقف يتم تشييده من الهياكل المعدنية. من الناحية الشكلية ، أمام البنائين حوالي عام لإنهاء الخرسانة ، وإقامة السطح ، وتفكيك الجدار الوسيط بين مبنى التجميع الأولي وعمود المفاعل ، ويبدأ أخيرًا تجميع المفاعل.

التقدم المحرز في بناء المبنى الرئيسي لعام 2018 - بين الخطين الأزرق والأحمر. فقط قليلاً اليسار.



منظر لحلقة الدعم الملموسة للمفاعل في سبتمبر 2018 ، حرفيًا بعد أسبوع من اكتماله. الصورة لا تنقل شعور المقياس على الإطلاق ، يمكن فهمه بشكل أفضل من الفيديو القصير الذي قمت بتصويره

• ومع ذلك ، حتى قبل انتهاء البناء ، تم الانتهاء من الطوابق السفلية من هذا المبنى - الطابق B2 جاهز لتركيب العديد من خطوط الأنابيب ، وصواني الكابلات ، والدعامات والمعدات.

الطابق السفلي B2 للمبنى التشخيصي B74 جاهز لتركيب المعدات

• في عام 2018 ، كان مبنى توكاماك مشبعًا أيضًا بعناصر غير قابلة للإزالة - وعلى وجه الخصوص ، سقط 5 خزانات صرف عملاقة لنظام تبريد المياه في توكاماك ووحدة تغذية فائقة التوصيل (أنبوب مفرغ به اتصالات كهربائية وهيدروليكية) من مغناطيس بولويديال رقم 4 في مكانه.

شريحة التغذية المغناطيسية



خزانات الصرف والمكثفات لنظام تبريد المياه tokamak. ليس واضحًا في الصورة ، ولكن هذه الحاويات مثيرة للإعجاب يبلغ ارتفاعها 10 أمتار وقطرها تقريبًا 5.

• في مبنى ما قبل التجميع ، يستمر تركيب التجميع في قطاعات قطاعات المفاعل - وهذا أبطأ بكثير مما كان مخططًا له في الأصل. هذه المواقف ، في الواقع ، ليست أجهزة بسيطة - مهمتها هي توصيل العناصر الثلاثة التي تزيد عن 300 طن في قطاع المفاعل بوحدة واحدة ، والتي تحتوي على الكثير من محركات الأقراص القوية ، بما في ذلك منصات مع تحديد المواقع من 6 محاور المغناطيس حلقية. ومع ذلك ، تثير الضجة الطويلة أفكارًا حزينة مفادها أن كل شيء ليس جيدًا كما هو مخطط له مع تصميم مجموعة ITER.

استمر العمل في جناح التجميع الأول لأكثر من عام.

• في عام 2018 ، مرت ITER Cryocomplex من خلال تركيب عظمي لجميع المعدات الكبيرة الحجم - مولد النيتروجين الامتصاصي ، خزانات الغاز ، خزانات التجميد ، أعمدة تنشيط البرودة ، بالإضافة إلى معدات أقل وضوحًا ، ولكن ليس أقل خطورة داخل المبنى: الضواغط ، موسعات التوربو ، مبادلات الحرارة ، النيتروجين والهيليوم. ومع ذلك ، بحلول الخريف ، انخفض النشاط في المبنى بشكل كبير. المشكلة هي أن النظام الفرعي للتهوية وتكييف الهواء للمبنى هو الآن في إعادة تصميم ، مما يعني أنه من المستحيل إجراء العديد من الأعمال.

يعد خزان الهيليوم السائل الذي يبلغ حجمه 125 مترًا مكعبًا واحدًا من آخر عناصر المعدات الكبيرة الحجم من مادة الكرايوكومبين.


6 ميجاوات ضواغط الحرارة النيتروجين مبادل حراري


وهذا واحد من 18 ضاغط هيليوم بسعة 2.5 ميجاوات. إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أن ترى أن المحرك الكهربائي قد تم فكه ، لأنه النهائي
سيتم التثبيت بعد الانتهاء من جميع خطوط الأنابيب.

• هناك نقطة صغيرة ، ولكنها مثيرة للاهتمام في إطار المشروع ، وقد بدأ تركيب أبواب الحماية البيولوجية - هياكل ضخمة مائة طن من شأنها أن تغلق الخلايا الوصول إلى المفاعل وتروي ما تبقى من الإشعاع النيوتروني وغاما.

• ليس سيئا في عام 2018 ، تقدم كهربائي. تم إطلاق بناء محطة توزيع للأحمال الثابتة ، يتم من خلالها توفير حوالي 110 ميجاوات من الأجهزة التي تعمل باستمرار - المضخات ، والمراوح ، والأجزاء ذات الجهد المنخفض ، وما إلى ذلك.

زاوية المبنى عبارة عن محطة فرعية للأحمال الثابتة. يوفر المخطط الاتصال من خلال 4 محولات وتوزيع الطاقة بجهد 22 كيلو فولت. داخل صفوف مملة من الخزانات ، وبشكل جيد من المستغرب التكليف لنظام التحكم

• في الموقع ، يستمر إنشاء نظام إضافي للمعارض الموجودة تحت الأرض - نتيجة للمعالجة المنتظمة لمشاريع إمداد الطاقة ومعدات التبريد. في عام 2019 ، يجب أن ينتهي هذا النشاط ، وسيصبح الموقع تدريجيا أكثر جمالا (ومع ذلك ، في رأيي ، فإن بنية المباني رائعة بالفعل).

• تم الانتهاء من نظام إزالة الحرارة (بسعة 1150 ميجاوات) في عام 2018 في الجزء الإنشائي - وعلى الرغم من تأخر ستة أشهر على الأقل عن الموعد المحدد ، فمن المحتمل أن يتم إطلاقه في عام 2020.

بانوراما لبناء نظام رفض الحرارة لفصل الربيع ونموذج لما سيتم تثبيته هنا. بشكل عام ، يتكون النظام من 20 برجًا للتبريد ، ومسبحين عازلة مدفونين للمياه الباردة والساخنة ، وأكثر من 30 مضخة ومبادلات حرارية قوية.


نفس الشيء في نهاية العام. يتم بالفعل تجميع أبراج التبريد ، لكنها لم تبدأ بعد في تجميع الأنابيب والمعدات.

تصنيع المعدات

• يجب أن يكون العنصر الأول الذي تبدأ منه مجموعة tokamak في عام 2020 هو قاعدة ناظم البرد الذي تم وضعه على حلقة الدعم في أسفل عمود المفاعل. بعد أن وقفت على هذه الحلبة ، أستطيع أن أشير إلى أن القطر الذي يبلغ قطره 30 مترًا يمحو تمامًا الشعور بأن هذا المنتج عبارة عن منتج لتصنيع الآلات. في عام 2019 ، ينبغي استكمال قاعدة ناظم البرد في الهندسة الأساسية ، ومع ذلك ، كما يبدو لي ، لحام العناصر الصغيرة - حوامل الاستشعار ، والدروع الحرارية ، والكابلات ، إلخ. لن تسمح في الربع الأول من عام 2020 ببدء تجميع المفاعل. ومع ذلك ، العديد من المشاكل الأخرى تتنافس على هذا التحول التاريخ.

في الوقت الحالي ، يكون الجزء السفلي من القاعدة وحلقة الدعم جاهزين وهناك معرض ولحام للقذيفة المتوسطة يبلغ ارتفاعها 5 أمتار


إطار طلقة اللحام الخاص بي هو لحام جزئين من الحلقة. هنا سمك يصل إلى 200 ملم ، ل ستقف على هذه الحلقة دعامات الحجرة الفراغية والحلقات الحلزونية (في الواقع ، يبلغ وزن المفاعل بأكمله حوالي 15000 طن). في هذه الحلقة ، لا يزال يتعين حفر الكثير من الثقوب الكبيرة لتثبيت البراغي - يمكن القيام بذلك بعد لحام القاعدة بأكملها والتوفيق بين الشكل الهندسي.

• على الممر التالي مع القاعدة في عام 2018 ، تم تجميع "التفاصيل" الثانية من ناظم البرد ، الاسطوانة السفلية ، من الأسفل. بشكل عام ، هذه اللحظة ممتعة ، استغرق اللحام حوالي 1.5 عام ، والوفاء بالموعد النهائي.

أكرر ، الصور الفوتوغرافية غير قادرة على نقل حجم هذه التفاصيل. حتى مع وجود معرفة أولية عن الأحجام ، فإن هذا لا يبدو أنه منتجات هندسية.

• يستمر التقدم المذهل في إنتاج مغنطيسات ITER فائقة التوصيل ، ولم أتعب أبداً من التكرار - أكثر مغامرات المغناطيس طموحًا في تاريخ البشرية. إذا انتهى عام 2017 باستعداد أول حزمة متعرج (أي الجزء الموصل الفائق) وأول صندوق طاقة لمغناطيس الحقل الحلقي ، فبحلول نهاية هذا العام ، تم إجراء اختبار cryotest للحزمة وتجميع ملف الحقل الحلقي في السكن.

أنصاف مغناطيس حلقية.



في عام 2019 ، في هذه الحالة المدمجة ، من الضروري أن يتم لحام جميع الإغلاقات ، وملء الفراغ بين الكيس والحالة باستخدام راتنجات الإبوكسي ، وإجراء المعالجة الميكانيكية للحالة إلى الحجم النهائي وإجراء الاختبارات النهائية - في نهاية عام 2019 ، ستنتقل لفائف TF الأولى (من أصل 18) إلى موقع التثبيت ، سيكون انتصارا عظيما.

• في الوقت نفسه ، يستمر الإنتاج في ملفات أضعف وأبسط قليلاً (ولكن ليس أقل حجمًا) للحقل المتعدد الأقطاب - PF6 في الصين (جميع البسكويت جاهزة ، أي الوحدات التي يتم تجميعها منها ، يتم تجميع الهيكل بالكامل) ، PF5 في موقع ITER (6 من البسكويت من أصل 8 قد جرح بالفعل) ، PF1 في روسيا .

نموذج في 1/8 من لفائف المستقبل فائقة التوصيل PF5 المصنوعة من الجزء الأول المنشور من البسكويت التجريبي المقطوع على خلفية غرفة التفريغ الفراغي لتشريب عزل المجموعة بأكملها. على اليمين ، يمكنك رؤية cryostand لاختبار الملف المستقبلي ، والذي سيحدث بعد أكثر من عام بقليل.

• في الولايات المتحدة ، يستمر إنشاء أكبر مغناطيس في العالم - الملف اللولبي ITER المركزي الذي يبلغ وزنه 1000 طن ، والذي سيتألف من 6 وحدات. في عام 2018 ، تم الانتهاء من إنشاء وتعديل آخر محطة إنتاج تكنولوجية (cryostand ، حيث سيتم اختبار الوحدات للتأكد من صحتها وقدرتها على الصمود في وجه العمل الحالي) ، تم اختبار نموذج نحاسي عليه ، وبعد ذلك تم نشره والتأكد من إجراء جميع عمليات الإنتاج بشكل صحيح. بالفعل في عام 2019 ، ستخضع الوحدة الأولى لسلسلة كاملة ، وفي المجموع 5 من أصل 6 قيد الإنتاج بالفعل.

تخطيط منشار وحدة الملف اللولبي المركزية. يتم فصل أكثر من 400 دورة من كابل موصل فائق مع تيار أقصى يبلغ 55 كيلو أمبير في سترة فولاذية صلبة للغاية بواسطة عزل كهربائي من الألياف الزجاجية ، والذي يجب أن يتحمل ما يصل إلى 15 كيلو فولت دون انهيار.

• سيحتوي النظام المغناطيسي ITER على عنصر قدرة للخدمة الشاقة مؤلف من ست حلقات من الألياف الزجاجية يبلغ قطرها أكثر من 5 أمتار وقطاع عرضي 350 × 350 مم ، مما سيوفر الصلابة اللازمة للنظام المغناطيسي ضد قوى محرك البكرة المتفجرة. لاختبار الحلقات في عام 2018 ، تم بناء منصة يمكن أن تخلق قوة انفجار تبلغ 36000 طن.

• في عام 2018 ، أكملت أوروبا إنشاء نموذج أولي لأكبر مضخة امتصاص بالتبريد في العالم - مضخة تفريغ ، والتي ستضمن صيانة فراغ عمل في غرفة حلقية. تم توقيع اتفاقية لتزويد هذا أحد العناصر الرئيسية في tokamak.

اختبارات مضخة التجميد في المختبر. وزن الجهاز 8 أطنان ، طوله 4 أمتار ، وقطره - 1700 مم.

• أيضا في أوروبا (المسؤولة عن إنشاء ما يقرب من نصف معدات ITER) ، في عام 2018 ، تم تصنيع كاسيت محول نموذج أولي وأحد أهداف البلازما المحول. اسمحوا لي أن أذكرك بأن المحول مسؤول عن ضخ البلازما من أجل التنظيف المستمر للرماد النووي الحراري - الهيليوم الزائد والشوائب التي ينتزعها البلازما من الجدران.

الإسكان كاسيت محول. في الداخل ، سيتم تبريد هذا الشيء بالماء (إنه مجوف) ، ومن فوق ثلاثة أهداف للوصول إلى البلازما ، والمركبة من كتل التنغستن التي وضعت داخلها أنابيب التبريد ، سيتم تركيبها عليها. في المجموع ، سيتألف المحول من 54 شريط كاسيت.



أحد أهداف بلازما التنغستن الثلاثة المصنوعة في أوروبا أثناء الاختبارات الحرارية في سان بطرسبرغ NIIEFA في جناح Cephei.


كتل التنغستن من الأسطح المحولة

• يبدو لي أن الاتجاه المهم في عام 2018 كان تطوير إنتاج العديد من العناصر الصغيرة من ITER - في المقام الأول قياس أجهزة الاستشعار: المجال المغناطيسي ، والتيارات ، ودرجات الحرارة ، وتدفقات الهليوم السائل.

في هذه الصورة - مستشعر مجال مغناطيسي مصمم للتركيب في ظروف قاسية داخل غرفة مفرغة (إشعاع ، درجة حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية ، فراغ).

• في عام 2018 ، صنعت الصين أول دعامات للمغناطيس - إلى جانب كونها مجرد منتجات كبيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ المعقدة ، يتم تبريدها أيضًا بشكل نشط وتتطلب عمومًا معالجة معدنية غير تافهة. بالإضافة إلى ذلك ، تستكمل الصين إنشاء أول مغناطيس موصل فائق التصحيحية ، واحد من 18 ، اللازمة لتحسين توحيد المجال المغناطيسي وتقليل فقدان حرارة البلازما.

يتم تخفيض المغناطيس التصحيح في السكن السلطة


دعم الملف اللولبي الذي تم تجميعه أعلاه. أثناء التشغيل ، سيتم تبريد الجزء العلوي من هذا الدعم إلى 30 درجة مئوية تقريبًا وسيكون للجزء السفلي درجة حرارة الغرفة تقريبًا.

• تعمل كوريا الجنوبية أيضًا في أعمال المعادن في المشروع ، والتي فشلت في إكمال القطاع الأول من غرفة التفريغ في عام 2018 ، وهو منتج معقد للغاية ويزن 300 طن ، وهو عبارة عن وعاء مزدوج الجدران ذو انحناء مزدوج بجدران 20-60 ملم. في الوقت الحاضر ، من الواضح أن تصنيع غرفة الفراغ يكمن في "المسار الحرج" ، أي يحدد توقيت المشروع.

ستفصل الدروع الواقية من الحرارة المبردة فعليًا غرفة التفريغ الساخنة ومغناطيس التوصيل الفائق البارد. بفضل الفراغ والتبريد النشط مع الهليوم إلى ~ 90 كلفن ، سوف يقلل الحمل الحراري على المغناطيس بمقدار 100 مرة تقريبًا. في الصورة - القطاع الأول من الشاشات التي تم جمعها في كوريا الجنوبية.


لكن الجزء الأوروبي الصغير من غرفة التفريغ المستقبلية (هذا هو جزء الجدار الذي يشكل الأسطوانة الداخلية حول الفتحة المركزية للحروق أحد الأجزاء التسعة)

• في روسيا ، وفي نفس الوقت ، في عام 2018 ، تم اختبار اختبارات أروع المحولات الحالية عالية السرعة مع 45 كيلو أمبير و 8 كيلو فولت بنجاح - وهي ضرورية لإنشاء قفزات المجال المغناطيسي اللازمة لإطلاق tokamak. في السنوات القادمة ، من الضروري وضع العشرات من هذه الكتل على الموقع لتثبيتها على موقع ITER.

• بالإضافة إلى ذلك ، يواصلون إنتاج واختبار أنابيب الراديو الجيوترون - ميغاواط ، 8 منها يجب أن توفرها روسيا ، والتي ستضمن انهيار وتسخين البلازما في tokamak. من المثير للاهتمام أن كلا نظامي التسخين بالترددات الراديوية يحتاجان إلى مصادر تيار مباشر عالي الجهد ، وقد نجحا أيضًا في عام 2018 ، على سبيل المثال ، تم اختبار مجموعة من المصادر لزوج من الجيروسونات في أوروبا بنجاح.

• أخيرًا ، الأخبار حول مختبر اختبار الحزمة المحايدة ( NBTF ) باللون الأسود ... أه ، في مدينة بادوفا الإيطالية. تعد عتبات الديوترون المحايدة التي تبلغ قدرتها أكثر من 30 ميغاوات من أهم النظم الفرعية لتسخين البلازما وواحدة من أكثر العقد عالية التقنية. هذا العام ، تم تشغيل منصة SPIDER في مختبر NBTF ، حيث يجب وضع تطوير للأيونات السالبة طويلة المدى بتيار يصل إلى 40 أمبير (وهذا هو ~ 4 أضعاف السجل الحالي) للهندسة المطلوبة.

حامل SPIDER - برميل فراغ في الطرف القريب منه يتم تثبيت مصدر للأيونات السالبة. في هذا الجانب ، كل أنواع الاتصالات الكهربائية والهيدروليكية مرئية.


على الجانب العكسي ، توجد ثقوب صغيرة يمكن من خلالها رسم أشعة الأيونات السالبة كهربائيًا.

• يتم بناء حامل MITICA التالي والأكبر حجماً في نفس المبنى ، حيث لن يتم إنشاء العوارض فحسب ، بل سيتم تسريعها أيضًا كهربيًا إلى 1 ميجا فولت ، معادلة وتنظيف الأيونات المتبقية - بشكل عام ، كل ما هو مطلوب من حاقن الحزمة المحايدة ITER ، فقط بدون ITER. على وجه الخصوص ، في عام 2018 ، قطعوا خطوات كبيرة في بناء مصدر طاقة فائق القوة لنظام التسريع ووضعوا طلبًا للأمعاء الداخلية MITICA.

MITICA — , , , 200 .


MITICA, -1 .

الخاتمة

المشاكل التي تظهر باستمرار ، وتراجع المصطلحات في إطار ITER ، بطبيعة الحال ، تسبب خيبة أمل طفيفة والشكوك ، ومع ذلك ، كما يبدو لي ، هذا هو الكرمة لأي مشروع كبير ، كل هذا الرقم القياسي في العديد من المجالات في وقت واحد. الشيء الرئيسي هو أن المشروع يتحرك إلى الأمام ، ويسير بشكل جيد ، بالنسبة لمعظم عناصر المعدات ، والوفاء به في الوقت المحدد ومع المعلمات الصحيحة. دعونا نأمل أن تزول الصعوبات الناشئة في تخطيط العمل وتركيب المعدات في موقع ITER وأن تاريخ أول بلازما في ديسمبر 2025 لن يكون محبطًا للغاية. حسنًا ، سأواصل الحديث عن المشروع ، وعلى وجه الخصوص ، سأكتب قريبًا تقريرًا مفصلاً عن رحلتي إلى الموقع.