2018年ITER项目

专案

对于外部观察者来说，过去一年的国际热核实验堆国际实验热核反应堆（ 关于该项目 ）可能已成为所有建设年份（自2009年以来）最平静的年份之一。 对我个人而言，今年是2018年9月访问ITER网站的标志，因此本年度报告将以个人印象和照片来充实。



三年前，该项目正式更换了总监-它成为了一个充满活力的法国人伯纳德·比戈特（Bernard Bigot）。 意识到ITER执政之初的艰难处境（日程安排越来越滞后，成本超支引发了关闭问题），Bigot做出了几项重要的管理决策，包括制定了“全面的施工计划”。 如您所知，只有在创建/更新时才能准确观察到这种规模的计划，并且在过去的两年中，我们可以说即使新的计划也没有100％遵循。 但是，情况显然比2009-2015年期间要好，今天的滞后是6-9个月，尤其是因为有“合并”反应堆组装计划的选择。 对于这样的项目，一年之内的价值不是太关键，主要的问题是：滞后的动态会进一步发生什么？

不幸的是，在我看来-滞后会增加。 剩下的问题之一是美国人对该计划部分的资金不足 。 尽管这一资金不足的规模在2018年减少了一半，但仍然存在，这意味着美国所购买的关键设备的供应中断了。 因此，例如，真空室和分流器的水冷却系统最终从美国转移到了欧盟的开发和生产中，以节省金钱和时间。 但是，显然，该系统的条款仍会遗漏。

美国资助的情况很好地反映了总的问题-在一个超国家项目中，国家野心与参与项目的特定人员的野心相冲突，这使开发工程师的工作变得复杂（从技术上来说这已经非常困难）。

在结束这一“社会”时刻时，我只想指出，人类越走远，就越会遇到大型国际项目并学会实施这些项目。 因此，ITER的负面经验以及克服这一负面影响的解决方案本身就是有价值的。 例如，如果人类认真对待二氧化碳的“紧急”减少，那么ITER具有“社会”经验的经验在这里比能源更有用。

但是，回到项目。 总的来说，2018年本身就进行了-创造了许多新的聚变设备，建造了重要的展位，获得了重要的科学成果。 预计到2019年，该标志将是“已完成建筑工程的70％”。 让我们深入研究细节。

设备的建造和安装

• 2018年的主要新闻-最低发射量的建设即将完成。 如果去年我写了关于新完工的建筑的文章，那么在2018年，没有什么，只有完成的。 但是，在多达4个设施之前，还有一个完整的建设周期-复杂的管理建筑物，带有磁能放电电阻的建筑物以及两套应急柴油发电机组。

• 在2018年，最复杂的结构-托卡马克的复杂建筑增长了十几米，几乎达到了混凝土结构的顶部，但是在其上方仍然有一个由金属结构竖立的屋顶。 正式而言，建设者大约有一年的时间来完成混凝土，竖立屋顶，拆卸初步组装大楼和反应堆竖井之间的中间墙，最后开始组装反应堆。

蓝线和红线之间的2018年主楼建设进度。 还剩一点。



反应堆建成一周后的2018年9月，看到了反应堆的混凝土支撑环。 这张照片根本没有传达出规模感，可以从我拍摄的短片中更好地理解

• 但是，即使在施工结束之前，该建筑物的较低楼层也已完成-B2层已准备好安装大量管道，电缆桥架，支架和设备。

诊断大楼B74的下层B2已准备好安装设备

• 在2018年，托卡马克大楼也充满了不可移动的元素-特别是，托卡马克水冷却系统的5个巨型排水箱和4号倍体磁铁的超导馈线（带有电气和液压通讯的真空管）掉落到位。

电磁给料机



托卡马克水冷却系统的排水箱和冷凝器。 照片中不清楚，但是这些容器高10米，直径近5个，令人印象深刻。

• 在预组装大楼中，组装代表反应堆部门的安装继续进行-这比原先计划的要慢得多。 这些支架确实不是简单的设备-它们的任务是将反应堆段的三个300吨以上的元件连接到一个单元中，为此，它们具有许多强大的驱动器，包括 环形磁铁的6轴定位平台。 但是，一阵大惊小怪地引起了人们的哀思，即一切都不如ITER装置的设计计划得那么好。

第一个装配架的工作已经进行了一年多。

• 2018年，ITER低温复合体经过了所有大型设备的大型安装-吸收氮发生器，储气罐，低温储罐，低温活化塔，以及建筑物内不那么引人注目但同样重要的设备：压缩机，涡轮膨胀机，热交换器，氮气和氦气净化系统。 但是，到了秋天，建筑物中的活动急剧下降。 问题在于建筑物的通风和空调子系统现在正在重新设计，这意味着不可能进行许多工作。

容量为125立方米的液氦储罐是低温​​组合式大型设备的最后组成部分之一。


6兆瓦换热器氮气压缩机


这是18台2.5兆瓦的氦气压缩机之一。 如果仔细观察，您会发现电动机已断开连接，因为 最后的
安装将在所有管道完成后进行。

• 该项目框架中的一个小而有趣的一点是，已经开始安装生物保护门-数百吨的巨大结构将关闭进入反应堆的细胞并淬灭剩余的中子和伽马辐射。

• 电工在2018年还不错。 启动了一个恒定负载配电变电站的建设，通过该变电站，将提供约110兆瓦的持续工作设备-泵，风扇，低压部分等。

建筑物的一角是恒定负荷的变电站。 该方案提供了通过4台变压器的连接和22伏电压下的能量分配。 在一排排沉闷的机柜内，以及令人惊讶的-控制系统的调试

• 在现场，由于需要定期处理电源和设备冷却项目，因此继续在建设地下画廊系统。 在2019年，这项活动应该结束，并且场地将逐渐变得越来越美丽（但是，我认为建筑物的建筑已经很棒）。

• 排热系统（容量为1,150兆瓦）已于2018年在建筑部分完成-尽管进度比计划晚了至少六个月，但它可能会在2020年启动。

弹簧排热系统结构的全景图，以及将在此处安装的模型。 通常，该系统包括20个风扇冷却塔，两个用于冷热水的埋入式缓冲池以及30多个强大的泵和热交换器。


年底也一样。 冷却塔已经在组装，但尚未开始组装管道和设备。

设备制造

• 托卡马克组件将于2020年开始使用的第一个元件应该是放置在反应堆竖井底部支撑环上的低温恒温器的底座。 站在此环上后，我可以注意到该零件的30米直径完全消除了这是一种机械制造产品的感觉。 在2019年，低温恒温器的底座应以基本几何形状完成，但是，在我看来，应焊接小零件-传感器安装座，隔热板，电缆等。 不允许在2020年第一季度开始组装反应堆。 但是，许多其他问题也争相进行这一日期转换。

目前，底座的底部和支撑环已经准备好，高度为5米的中间壳进行了展示和焊接


我的镜框正在焊接环的两个部分。 这里的厚度达到200毫米，因为 真空室和环形环（实际上，整个反应堆重约15,000吨）的支撑将站立在该环上。 在该环中，还需要钻很多较大的孔来固定螺栓-这可以在焊接整个基座并调整几何形状之后进行。

• 在2018年的下一个带底座的滑道上，低温恒温器的第二个“细节”，即下部气缸，是从下方组装的。 总的来说，这一刻令人赏心悦目，焊接花费了大约1.5年的时间，并且达到了最后期限。

我再说一遍，照片无法传达这些细节的规模。 即使掌握了生动而初步的尺寸知识，这似乎也不是工程产品。

• ITER超导磁体的生产取得了令人瞩目的进步，我一直不曾重复，这是人类历史上最雄心勃勃的磁体 。 如果2017年以环形磁场磁铁的第一个绕组封装（即超导部分）和第一个电源壳体的准备就绪而告终，那么到今年年底，要进行封装的低温测试并将环形磁场线圈组装到壳体中。

环形磁铁的半壳体。



在2019年，在这种组合的箱子上，有必要焊接所有的封盖，用环氧树脂填充袋子和箱子之间的空间，对箱子进行机械加工至最终尺寸并进行最终测试-在2019年底，第一个（18个中的）TF线圈将进入安装地点，这将是一次巨大的胜利。

• 同时，继续生产极简弱的，更简单的（但大小不容小grand）线圈状领域-中国的PF6（所有饼干均已准备就绪，即组装模块所用的模块，整个结构正在组装中），ITER现场的PF5 （在8个饼干中，有6个已经受伤）， 俄罗斯的PF1 。

未来PF5超导线圈的1/8中的模型是由实验饼干的锯开的第一部分制成的，在真空放电室的背景下进行切割，以浸渍整个组件的绝缘。 在右侧，您可以看到用于测试未来线圈的冷冻架，它将在一年多以后进行。

• 在美国，仍在继续制造世界上最大的磁铁-1000吨ITER 中央电磁阀 ，它将由6个模块组成。 2018年，完成了最后一个技术生产阶段的创建和调整（冷冻台，将在其中测试模块的密封性和承受工作电流的能力），在其上测试了铜模型，然后锯切了铜模型并确保正确进行了所有生产。 已经在2019年，第一个模块将遍及整个链条，目前6个模块中的5个已经投入生产。

中央螺线管模块的锯齿状布置。 玻璃纤维电绝缘层将400匝超导电缆（最大电流为55千安培）装在非常坚硬的钢护套中，该绝缘层必须承受高达15千伏的电压而不会击穿。

• ITER磁性系统将具有六个直径大于5米且横截面为350x350 mm的六个玻璃纤维环的重型动力元件，这将为抵抗排斥的运动动力提供必要的刚性。 为了在2018年测试戒指，建造了一个可以产生36,000吨爆破力的架子。

• 在2018年，欧洲完成了世界上最大的低温吸附泵的原型机-真空泵的创建工作，该真空泵将确保维持环形室中的工作真空 。 已经签署了提供托卡马克关键要素之一的协议。

在实验室进行低温吸附泵的测试。 设备的重量为8吨，长度为4米，直径为1700毫米。

• 同样在欧洲（负责制造近一半的ITER设备），在2018年，制造了一个原型分流器匣和一个分流器等离子体靶材。 让我提醒您，分流器负责抽出血浆，以不断清洁“热核灰”-血​​浆从壁上夺走的多余氦气和杂质。

分流器盒壳。 在内部，该物品将被水冷却（空心），并从上方放置三个用于到达等离子体的靶材，该靶材由放置有冷却管的钨块安装而成。 总的来说，分流器将由54个这样的暗盒组成。



欧洲在Cephei展台的圣彼得堡NIIEFA进行热测试时制造的三个钨等离子体靶之一。


钨块的分流器表面

• 在我看来，2018年的重要趋势是ITER的许多小元件的生产发展-主要测量传感器：磁场，电流，温度，液氦流量。

在这张照片中-一个磁场传感器，设计用于在恶劣条件下安装在真空室内（辐射，最高200 C的温度，真空）。

• 2018年，中国制造了首个磁体支架-事实是这些磁体只是大型的复杂不锈钢产品，它们也经过了主动冷却，通常需要相当简单的金属加工。 此外，中国正在完成第一个矫正超导磁体的制造工作，这是18种矫正超导磁体，需要改善磁场均匀性并减少等离子体热损失。

校正磁铁降低到其电源外壳中


上面组装的环形线圈的支撑。 在操作中，此支架的顶部将冷却至〜30 K，而底部将接近室温。

• 韩国也参与了该项目的金属加工，该项目未能在2018年完成真空室的第一部分，这是一个重量超过300吨的极其复杂的产品，这是一种双曲率的双壁容器，壁厚20-60毫米。 目前，真空室的制造显然位于“关键路径”上，即 确定项目的时间。

主动冷却的隔热板会将热的真空室和冷的超导磁体隔开。 得益于真空和氦气主动冷却至〜90 K，它们可以将磁体上的热负荷降低约100倍。 在照片中-韩国收集的第一部分屏幕。


但是，欧洲未来真空室的一小部分（这是围绕圆环中心孔形成内圆柱的壁的一部分，是9个此类部分之一）

• 同时，在俄罗斯，2018年，成功测试了 45千瓦安培和8千瓦最酷的高速电流开关的测试-它们对于产生发射托卡马克所需的磁场跳跃是必不可少的。 在未来几年中，有必要将数十个此类模块放置在现场，以便在ITER现场进行安装。

• 此外，他们继续生产和测试回旋管 -兆瓦级无线电管，其中8个应由俄罗斯提供，这将确保托卡马克中的等离子体分解和加热。 有趣的是，两个射频加热系统都需要高压强大的直流电源，并且它们在2018年也取得了成功，例如，一对旋流器的一组电源已在欧洲成功测试。

• 最后，关于位于意大利帕多瓦市Black ... uh的中性束测试实验室（ NBTF ）的消息。 功率超过30兆瓦的中性氘核束是等离子加热最重要的子系统，也是最高科技的节点之一。 今年，SPIDER展台已在NBTF实验室投入使用，该实验室应开发出所需几何形状的电流高达40安培（这是当前记录的4倍）的长期负离子束。

SPIDER支架-真空桶的近端装有负离子源。 在这一方面，可以看到各种电气和液压通讯。


在背面，可以看到小孔，负离子射线将通过这些小孔被电吸引。

• 下一个更大的MITICA展台将建在同一座建筑物中，该梁不仅会产生光束，而且还会被静电加速至1 MeV，中和并清除残留离子-通常，ITER中性束注入器所需的全部功能，只有没有ITER。 特别是在2018年，他们在为加速器系统构建兆伏电源方面取得了长足的进步，并订购了MITICA的内肠。

MITICA — , , , 200 .


MITICA, -1 .

不断出现的问题，在国际热核实验堆（ITER）框架内的术语滑移当然会引起一些失望和怀疑，但是，在我看来，这是任何大型项目的业力，更是一次在许多领域打破了纪录。最主要的是，对于大多数设备，该项目正在向前发展并进展顺利，并按正确的参数按时完成。让我们希望，国际热核实验堆站点上的工作计划和设备安装中出现的新困难将消失，并且在2025年12月举行第一次等离子体会议的日期不会太令人沮丧。好吧，我将继续谈论该项目，尤其是不久之后，我将在访问该站点时写一份详细的报告。