Proyek ITER pada 2018

Proyek

Setahun terakhir untuk Reaktor Thermonuclear Eksperimental Internasional ITER ( tentang proyek ) telah menjadi, untuk pengamat eksternal, mungkin salah satu yang paling tenang untuk semua tahun pembangunan (sejak 2009). Bagi saya pribadi, tahun ini ditandai dengan kunjungan ke situs ITER pada September 2018, jadi laporan tahunan ini akan diencerkan dengan kesan pribadi dan foto.



Tiga tahun lalu, proyek itu secara resmi mengubah direkturnya - proyek itu menjadi orang Prancis yang energik, Bernard Bigot. Menyadari situasi sulit di mana ITER berada di awal pemerintahannya (kelambanan yang semakin besar di belakang jadwal dan pembengkakan biaya mengangkat masalah penutupan), Bigot membuat beberapa keputusan manajemen penting, termasuk penciptaan "rencana konstruksi komprehensif". Seperti yang Anda ketahui, jadwal skala ini hanya diamati pada saat pembuatan / pembaruan, dan selama 2 tahun terakhir, kami dapat menyatakan bahwa tidak ada 100% bahkan mengikuti jadwal baru. Namun, situasinya jelas lebih baik daripada pada periode 2009-2015, dan jeda hari ini adalah 6-9 bulan, terutama karena ada pilihan untuk rencana perakitan reaktor “konsolidasi”. Nilai dalam satu tahun tidak terlalu kritis untuk proyek seperti itu, pertanyaannya terutama - apa yang akan terjadi pada dinamika lag lebih lanjut?

Sayangnya, menurut saya - lag akan meningkat. Salah satu masalah yang tersisa adalah kurang dana dari orang Amerika untuk program mereka. Meskipun skala underfunding ini dibelah dua pada tahun 2018, itu masih tetap dan berarti gangguan dalam pasokan barang-barang peralatan penting yang dibayar oleh AS. Jadi, misalnya, sistem pendingin air dari ruang vakum dan divertor akhirnya dipindahkan ke pengembangan dan produksi dari AS ke Uni Eropa dalam upaya untuk menghemat uang dan waktu. Tapi, jelas, ketentuan sistem ini masih akan tergelincir.

Situasi dengan pendanaan Amerika mencerminkan masalah umum - dalam proyek supranasional, ambisi nasional berbenturan dengan ambisi orang-orang tertentu yang terlibat dalam proyek, yang menyulitkan pekerjaan insinyur pembangunan (dan secara teknis sangat rumit).

Menutup momen "sosial" ini, saya hanya ingin mencatat bahwa umat manusia, semakin jauh, semakin banyak ia akan menghadapi proyek-proyek internasional berskala besar dan belajar untuk mengimplementasikannya. Dengan demikian, pengalaman negatif ITER dan solusi yang memungkinkan hal negatif ini diatasi sangat berharga dalam diri mereka. Misalnya, jika manusia menganggap serius pengurangan emisi CO2 "darurat" - ITER dengan pengalaman "sosial" dapat lebih berguna di sini daripada dengan energi.

Namun, kembali ke proyek. Tahun 2018, dengan sendirinya, berlangsung secara umum - banyak peralatan fusi baru diciptakan, stand-stand penting dibangun, hasil-hasil ilmiah penting diperoleh. Pada 2019, tanda tersebut diharapkan menjadi "70% dari pekerjaan konstruksi yang selesai." Mari selami rinciannya.

Konstruksi dan pemasangan peralatan

• Berita utama tahun 2018 - konstruksi minimum peluncuran hampir selesai. Jika tahun lalu saya menulis tentang bangunan jadi baru, maka pada tahun 2018 tidak ada, hanya penyelesaian. Namun, masih ada siklus konstruksi penuh di depan sebanyak 4 fasilitas - bangunan manajemen kompleks, bangunan dengan resistor pelepasan energi magnetik dan dua set generator diesel darurat.

• Pada tahun 2018, konstruksi paling kompleks - bangunan kompleks tokamak tumbuh selusin meter dan hampir mencapai puncak untuk struktur beton, di mana, bagaimanapun, masih ada atap logam yang akan didirikan. Secara formal, pembangun memiliki sekitar satu tahun untuk menyelesaikan beton, mendirikan atap, membongkar dinding perantara antara bangunan perakitan awal dan poros reaktor, dan akhirnya memulai perakitan reaktor.

Kemajuan dalam pembangunan gedung utama 2018 - antara garis biru dan merah. Hanya sedikit yang tersisa.



Lihat cincin dukungan konkret reaktor pada bulan September 2018, secara harfiah seminggu setelah selesai. Foto tidak menyampaikan skala perasaan sama sekali, itu bisa lebih baik dipahami dari video pendek yang saya ambil

• Namun, bahkan sebelum akhir konstruksi, lantai bawah bangunan ini selesai - lantai B2 siap untuk pemasangan berbagai pipa, baki kabel, penopang dan peralatan.

Lantai bawah B2 dari gedung diagnostik B74 siap untuk pemasangan peralatan

• Pada tahun 2018, bangunan tokamak juga jenuh dengan unsur-unsur yang tidak dapat dilepas - khususnya, 5 tangki drainase raksasa dari sistem pendingin air Tokamak dan pengumpan superkonduktor (pipa yang dievakuasi dengan komunikasi listrik dan hidrolik) dari magnet poloidal No. 4 jatuh ke tempatnya.

Segmen pengumpan magnetik



Tangki drainase dan kondensor sistem pendingin air tokamak. Tidak jelas dalam foto, tetapi ini adalah wadah yang mengesankan setinggi 10 meter dan diameter hampir 5.

• Di gedung pra-perakitan, pemasangan rakitan untuk sektor-sektor di sektor reaktor berlanjut - ini jauh lebih lambat dari yang direncanakan sebelumnya. Stand ini benar-benar bukan perangkat sederhana - tugas mereka adalah untuk menghubungkan tiga elemen 300+ ton dari segmen reaktor menjadi satu unit, yang mana mereka memiliki banyak drive yang kuat, termasuk platform dengan posisi 6-sumbu dari magnet toroidal. Namun, keributan panjang membangkitkan pikiran sedih bahwa semuanya tidak sebagus yang direncanakan dengan desain perakitan ITER.

Pekerjaan di stan perakitan pertama telah berlangsung selama lebih dari setahun.

• Pada tahun 2018, ITER Cryocomplex melewati pemasangan besar-besaran semua peralatan berukuran besar - generator nitrogen serap, tangki gas, tangki cryogenic, kolom cryoreactivation, serta peralatan yang tidak terlalu mencolok di dalam gedung: kompresor, ekspander turbo, penukar panas, nitrogen dan sistem pemurnian helium. Namun, pada musim gugur, aktivitas di dalam gedung telah turun secara dramatis. Masalahnya adalah bahwa subsistem ventilasi dan pendingin udara bangunan sekarang dalam desain ulang, yang berarti bahwa tidak mungkin untuk melakukan banyak pekerjaan.

Tangki untuk helium cair dengan volume 125 meter kubik adalah salah satu elemen terakhir dari peralatan cryocombine berukuran besar.


6 megawatt penukar panas kompresor nitrogen


Dan ini adalah salah satu dari 18 kompresor helium dengan kapasitas 2,5 megawatt. Jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa motor listrik tidak terkunci, karena terakhir
instalasi akan selesai setelah semua pipa.

• Suatu titik kecil, tetapi menarik dalam kerangka kerja proyek, pemasangan pintu bioproteksi telah dimulai - struktur ratusan ton besar yang akan menutup sel akses ke reaktor dan memadamkan radiasi neutron dan gamma yang tersisa.

• Lumayan di 2018, tukang listrik maju. Pembangunan gardu distribusi beban konstan diluncurkan, di mana ~ 110 megawatt perangkat yang terus bekerja - pompa, kipas angin, bagian bertegangan rendah, dll. Akan disediakan.

Sudut bangunan adalah gardu beban konstan. Skema ini menyediakan koneksi melalui 4 transformator dan distribusi energi pada tegangan 22 kilovolt. Di dalam barisan lemari yang tumpul dan, secara mengejutkan, sistem pengoperasian yang baik

• Di lokasi, pembangunan sistem tambahan galeri bawah tanah terus berlanjut - hasil dari pemrosesan rutin proyek-proyek catu daya dan jaringan pendingin peralatan. Pada tahun 2019, kegiatan ini harus berakhir, dan situs ini secara bertahap akan menjadi lebih dan lebih indah (namun, menurut saya, arsitektur bangunannya sudah luar biasa).

• Sistem pembuangan panas (dengan kapasitas 1.150 megawatt) pada tahun 2018 selesai di bagian konstruksi - dan meskipun ada jeda setidaknya enam bulan di belakang jadwal, pada tahun 2020 mungkin akan diluncurkan.

Panorama pembangunan sistem penolakan panas untuk pegas dan model apa yang akan dipasang di sini. Secara umum, sistem ini terdiri dari 20 menara pendingin kipas, dua kolam penyangga untuk air dingin dan panas, dan lebih dari 30 pompa dan penukar panas yang kuat.


Hal yang sama di akhir tahun. Menara pendingin sudah dirakit, tetapi mereka belum mulai memasang pipa dan peralatan.

Pembuatan peralatan

• Elemen pertama dari mana perakitan tokamak akan dimulai pada tahun 2020 harus menjadi dasar dari cryostat yang diletakkan pada cincin pendukung di bagian bawah poros reaktor. Setelah berdiri di atas cincin ini, saya dapat mencatat bahwa diameter bagian sepanjang 30 meter benar-benar menghapus perasaan bahwa ini adalah produk pembuatan mesin. Pada tahun 2019, dasar cryostat harus diselesaikan dalam geometri dasar, namun, menurut saya, pengelasan elemen-elemen kecil - mount sensor, pelindung panas, kabel, dll. tidak akan mengizinkan pada kuartal pertama tahun 2020 untuk memulai perakitan reaktor. Namun, banyak masalah lain bersaing untuk perubahan tanggal ini.

Saat ini, bagian bawah alas dan cincin penyangga sudah siap dan ada pameran dan pengelasan cangkang antara setinggi 5 meter.


Bingkai foto saya sedang mengelas dua segmen cincin. Di sini ketebalannya mencapai 200 mm, karena penyangga ruang vakum dan cincin toroidal (pada kenyataannya, seluruh reaktor dengan berat sekitar 15.000 ton) akan berdiri di atas cincin ini. Dalam cincin ini, banyak lubang yang agak besar belum dibor untuk memperbaiki baut - ini dapat dilakukan setelah mengelas seluruh dasar dan merekonsiliasi geometri.

• Pada peluncuran berikutnya dengan pangkalan pada tahun 2018, "detail" kedua dari cryostat, silinder bawah, dirakit dari bawah. Secara umum, momen ini menyenangkan, pengelasan memakan waktu sekitar 1,5 tahun, dan memenuhi tenggat waktu.

Saya ulangi, foto tidak dapat menyampaikan skala detail ini. Bahkan dengan pengetahuan ukuran yang hidup dan awal, ini tampaknya tidak menjadi produk rekayasa.

• Kemajuan yang mengesankan dalam produksi magnet superkonduktor ITER berlanjut, saya tidak pernah bosan mengulangi - magnet paling ambisius dalam sejarah umat manusia. Jika 2017 berakhir dengan kesiapan paket belitan pertama (mis., Bagian superkonduktor) dan rumah daya pertama dari magnet bidang toroidal , maka pada akhir tahun ini paket yang paling cryotest dan perakitan kumparan medan toroidal ke dalam perumahan dilakukan.

Semicase dari magnet toroidal.



Pada tahun 2019, pada case kombinasi ini, perlu untuk mengelas semua penutup, mengisi ruang antara tas dan case dengan resin epoxy, melakukan pemrosesan mekanis case hingga ukuran akhir dan melakukan tes akhir - pada akhir 2019, kumparan TF pertama (dari 18) akan menuju ke lokasi instalasi, yang itu akan menjadi kemenangan besar.

• Pada saat yang sama, produksi kumparan bidang poloidal sedikit lebih lemah dan lebih sederhana (tetapi tidak kalah mulianya) - PF6 di Cina (semua biskuit sudah siap, mis. Modul dari mana ia dirakit, seluruh struktur sedang dirakit), PF5 di lokasi ITER (6 biskuit dari 8 sudah terluka), PF1 di Rusia .

Sebuah model di 1/8 dari koil superkonduktor PF5 di masa depan yang terbuat dari gergajian pertama dipotong biskuit eksperimental dengan latar belakang ruang vakum-discharge untuk menghamili insulasi seluruh perakitan. Di sebelah kanan Anda dapat melihat cryostand untuk menguji koil masa depan, yang akan berlangsung lebih dari setahun kemudian.

• Di Amerika Serikat, penciptaan magnet terbesar di dunia berlanjut - solenoid ITER pusat 1.000 ton, yang akan terdiri dari 6 modul. Pada tahun 2018, penciptaan dan penyesuaian stasiun teknologi produksi terakhir (cryostand, di mana modul akan diuji untuk sesak dan kemampuan untuk menahan arus kerja) selesai, model tembaga diuji di atasnya, setelah itu digergaji dan memastikan bahwa semua produksi dilakukan dengan benar. Sudah pada 2019, modul pertama akan melalui seluruh rantai, dan total 5 dari 6 sudah dalam produksi.

Tata letak gergaji dari modul solenoid pusat. Lebih dari 400 putaran kabel superkonduktor dengan arus maksimum 55 kiloampere dalam jaket baja yang sangat kaku dipisahkan oleh isolasi listrik fiberglass, yang harus tahan hingga 15 kilovolt tanpa kerusakan.

• Sistem magnetik ITER akan memiliki elemen daya tugas berat dari enam cincin fiberglass dengan diameter lebih dari 5 meter dan penampang 350x350 mm, yang akan memberikan kekakuan yang diperlukan dari sistem magnetik terhadap gaya pondemotor yang menjijikkan. Untuk menguji cincin pada tahun 2018, stand dibangun yang dapat menciptakan kekuatan meledak 36.000 ton.

• Pada tahun 2018, Eropa menyelesaikan pembuatan prototipe pompa cryosorption terbesar di dunia - sebuah pompa vakum, yang akan memastikan pemeliharaan ruang hampa udara bekerja di ruang toroidal. Perjanjian telah ditandatangani untuk penyediaan salah satu elemen kunci tokamak ini.

Tes pompa cryosorpsi di laboratorium. Berat perangkat ini 8 ton, panjang 4 meter, diameter - 1.700 mm.

• Juga di Eropa (bertanggung jawab atas pembuatan hampir setengah dari peralatan ITER), pada tahun 2018, sebuah kaset divertor prototipe dan salah satu target plasma divertor diproduksi. Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa divertor bertanggung jawab untuk memompa plasma untuk pembersihan konstan "abu termonuklir" - kelebihan helium dan kotoran yang diambil plasma dari dinding.

Tempat kaset divertor. Di dalam, benda ini akan didinginkan oleh air (itu berlubang), dan dari tiga target untuk plasma tiba, dipasang dari tungsten blok di mana tabung pendingin diletakkan, akan dipasang di atasnya. Secara total, pengalih akan terdiri dari 54 kaset semacam itu.



Salah satu dari tiga target plasma tungsten yang dibuat di Eropa selama uji termal di St. Petersburg NIIEFA di stand Cephei.


Blok tungsten dari permukaan divertor

• Tampak bagi saya bahwa tren penting 2018 adalah pengembangan produksi banyak elemen kecil ITER - terutama sensor pengukur: medan magnet, arus, suhu, aliran helium cair.

Dalam foto ini - sensor medan magnet yang dirancang untuk pemasangan dalam kondisi keras di dalam ruang vakum (radiasi, suhu hingga 200 C, vakum).

• Pada tahun 2018, China memproduksi penyangga magnet pertama - bersamaan dengan fakta bahwa ini hanyalah produk-produk stainless steel kompleks yang besar, mereka juga didinginkan secara aktif dan umumnya membutuhkan pemrosesan logam yang tidak sepele. Selain itu, China sedang menyelesaikan pembuatan magnet superkonduktor korektif pertama, salah satu dari 18, yang diperlukan untuk meningkatkan keseragaman medan magnet dan mengurangi kehilangan panas plasma.

Magnet koreksi diturunkan ke rumahannya


Dukungan kumparan toroidal yang dirakit di atas. Dalam operasi, bagian atas dukungan ini akan didinginkan hingga ~ 30 K dan bagian bawah akan memiliki suhu hampir ruang.

• Korea Selatan juga terlibat dalam pengerjaan logam dalam proyek tersebut, yang gagal menyelesaikan sektor pertama dari ruang vakum pada tahun 2018, sebuah produk yang sangat rumit dengan berat 300+ ton, yang merupakan kapal berlubang ganda dengan kelengkungan ganda dengan dinding 20-60 mm. Saat ini, pembuatan ruang vakum jelas terletak pada "jalur kritis", yaitu menentukan waktu proyek.

Pelindung panas yang didinginkan secara aktif akan memisahkan ruang vakum panas dan magnet superkonduktor dingin. Berkat vakum dan pendinginan aktif dengan helium hingga ~ 90 K, mereka akan mengurangi beban termal pada magnet hingga ~ 100 kali. Dalam foto - sektor layar pertama yang dikumpulkan di Korea Selatan.


Tetapi bagian kecil Eropa dari ruang vakum masa depan (ini adalah bagian dari dinding yang membentuk silinder dalam di sekitar lubang pusat torus adalah salah satu dari 9 segmen tersebut)

• Di Rusia, sementara itu, pada tahun 2018, pengujian sakelar arus berkecepatan tinggi paling keren dengan 45 kiloampere dan 8 kilovolt berhasil diuji - mereka diperlukan untuk membuat lompatan medan magnet yang diperlukan untuk meluncurkan tokamak. Pada tahun-tahun mendatang, perlu untuk menempatkan beberapa lusinan blok seperti itu di situs untuk instalasi di situs ITER.

• Selain itu, mereka terus memproduksi dan menguji gyrotron - tabung radio megawatt, 8 di antaranya harus dipasok oleh Rusia, dan yang akan memastikan kerusakan dan pemanasan plasma di tokamak. Sangat menarik bahwa kedua sistem pemanasan frekuensi radio memerlukan sumber arus searah bertegangan tinggi, dan mereka juga berhasil pada tahun 2018, misalnya, seperangkat sumber untuk sepasang gyrotron berhasil diuji di Eropa.

• Akhirnya, berita tentang Neutral Beam Testing Laboratory ( NBTF ) di Black ... eh, di kota Italia Padova. Balok deuteron netral dengan kekuatan 30+ megawatt adalah subsistem terpenting dari pemanasan plasma dan salah satu simpul teknologi paling tinggi. Tahun ini, dudukan SPIDER dioperasikan di laboratorium NBTF, di mana pengembangan balok ion negatif jangka panjang dengan arus hingga 40 ampere (ini ~ 4 kali catatan saat ini) dari geometri yang diperlukan harus dioperasikan.

Dudukan SPIDER - tabung vakum di ujung dekat tempat sumber ion negatif dipasang. Di sisi ini, semua jenis komunikasi listrik dan hidrolik terlihat.


Di sisi sebaliknya, lubang kecil terlihat di mana sinar ion negatif akan ditarik secara elektrik.

• Stand MITICA yang lebih besar sedang dibangun di gedung yang sama, di mana balok tidak hanya akan dibuat, tetapi juga akan dipercepat secara elektrostatik hingga 1 MeV, dinetralkan dan dibersihkan dari ion residu - secara umum, semua yang diperlukan dari injektor balok netral ITER, hanya tanpa ITER. Secara khusus, pada tahun 2018, mereka membuat langkah besar dalam pembangunan catu daya megavolt untuk sistem akselerator dan memesan usus internal MITICA.

MITICA — , , , 200 .


MITICA, -1 .

Kesimpulan

Masalah yang terus muncul, tergelincirnya istilah-istilah dalam kerangka kerja ITER, tentu saja, menyebabkan sedikit kekecewaan dan keraguan, namun, menurut saya, ini adalah karma dari setiap proyek besar, terlebih lagi pemecahan rekor di banyak bidang sekaligus. Hal utama adalah bahwa proyek ini bergerak maju, dan bergerak dengan baik, untuk sebagian besar item peralatan, memenuhinya tepat waktu dan dengan parameter yang tepat. Mari kita berharap bahwa kesulitan yang muncul dengan perencanaan pekerjaan dan pemasangan peralatan di situs ITER akan hilang dan tanggal plasma pertama pada bulan Desember 2025 tidak akan terlalu frustrasi. Yah, saya akan terus berbicara tentang proyek dan, khususnya, akan segera menulis laporan terperinci tentang perjalanan saya ke situs.