欢迎参加国际热核实验堆第一次等离子准备情况通报! 让我提醒您,我们有该项目的
背景信息 。 我可以说今天我们有个好消息-美国国会通过了2020财年预算,其中ITER美国部分的资金急剧增加-2.57亿美元。 经过几年的资金不足,这是个好消息! 总的来说,到2019年底,我们可以确定在第一次等离子会议之前工作计划的65%以上的实施情况。 但是前进是最困难的第三。
ITER网站于2019年10月发布。 注意灰色建筑物附近背景中的白色环。 这是低温恒温器的30米(直径)部分,这是ITER反应器将位于其中的真空容器。- 因此,要启动ITER,我们需要:
- 国际热核实验堆综合体的专业建筑
- 电力,水,空气和其他基础设施
- 排热系统
- 低温流体供应系统
- 超导磁体,开关矩阵和应急电阻器的电源子系统,用于重置磁能
- 托卡马克真空和燃油系统
- 低温恒温器和热式低温筛
- 成品超导磁体-共43件
- 等离子体将在其中燃烧的真空室
- 一个用于测量血浆参数,设备运行参数,控制和可视化的系统-整个综合大楼内成千上万个传感器和执行器以及数百个机架
- 最重要的是将所有内容放在一起,组装,设置和运行。 我们正好有6年的时间。
现在让我们详细了解这些要点
建筑物
2019年最重要的事件是托卡马克大楼的落成典礼。 我们已承诺在2020年3月完成建造工作,并开始将起重机从初步组装大楼(于2017年开业)迁至托卡马克大楼,并因此开始在反应堆竖井中组装反应堆。
加油!是的,该项目在此刻进行了很长时间-坑的开挖始于2010年,2011年开始填充地震隔离地基,2015年年底开始建造``工作地板''(福岛核电站事故发生后,建筑物的重新设计引起了相当长的停顿)。 现在-已达到设计高度! 有趣的是,根据2014年的计划,这应该在2019年7月发生,总的来说,我们可以说任务几乎没有拖延地完成了。
在托卡马克大楼内部,进入反应堆竖井的通道将被这种60吨重的门所阻塞,这些门既吸收中子辐射,又是防止放射性同位素扩散的屏障。在第一个等离子所需的大约40座建筑物中,几乎所有东西都已经准备就绪或处于施工的最后阶段。 在未准备的电阻器中,值得注意的是控制大楼,磁能转储电阻器的大楼(这些电阻器在俄罗斯生产)和building大楼,大楼的一半左右。 但是,在剩余的6年中,它们可以完全完成并充满设备。
渲染完成的网站。 灰色表示已建成且已饱和的设备,紫色表示仍在建设中的托卡马克建筑,蓝色表示未来的建筑。 托卡马克建筑本身周围的所有蓝色建筑都不需要第一个等离子体,并将在以后建造。
此外,2019年,建筑商将完成的建筑物移交给了磁系统的电力转换器,移交给了无功补偿设备的建筑物,并在2018年底还建造了散热系统。
基础架构元素
全面启动的ITER大楼将成为最大的电力消耗者-支撑系统约110兆瓦,磁体加热和供电系统约250兆瓦。 所有这些都将在具有复杂多级系统的系统中分配,该系统由7个变压器和连接到400千瓦开关柜的两个ASU站组成。 第一部分-即提供110兆瓦负载的通用配电中压设备-已于2019年1月投入使用,接管了很少的消费者(建筑商和安装商)。 此输入将使测试托卡马克的所有主要基础设施设施成为可能-冷冻组合机,排热系统(这两个用户负责最大的负载份额-两个负载约100 MW),但是,本地变电站和配电网络的建设工作仍在进行中。
全新的配送中心(负载中心),等离子加热系统将来将通过该中心供电同样在2019年,从可变负载的功率子系统(磁铁,加热系统)调试了第一台用于400 MVAR(三个)的变压器。 它将用于测试磁性系统的功率转换器,但是,该测试不会早于两年。
从室外开关柜侧观察到的ITER站点400伏特,恒定负载的变压器(中间居中)和脉冲负载的变压器(中间居中)。 磁体功率转换器的两座建筑物位于冷冻室的左侧(带有黄色储气罐)。2019年,积极安装了排热系统的设备-包括不少于5个具有不同水化学和可靠性水平的自主水循环系统,10个总容量约300兆瓦的风扇冷却塔,两个冷热水缓冲池以及4个一打水泵,热交换设备等 整个系统在发射时应从托卡马克及其辅助系统接收高达1150兆瓦的热量,并且缓冲这些热量将逐渐将其暂时中断。 但是,对于第一个等离子来说,很明显,该系统的功能将在很小的可能性范围内使用。
冷却塔的安装-2019年12月

安装冷却系统的立式泵。 从蓄积的“热”水池向冷却塔输送水需要它们。超低温
低温组合是2019年全球最大的液氦生产设施之一...经过了积极的重新设计。 原则上,这是任何复杂的“同类首创”项目的祸害-大量的关系导致以下事实:对某些小事物的忽视会转化为大的变化。 特别是,正如ITER工程师向我解释的那样,负荷审查导致需要稍微增加设备并增加通风和空调系统,并且其总体积高于屋顶的能力,并且某些空调必须移至附属建筑和所有通风路线重新设计。 因此,微小的变化导致设备安装在这里暂停了一年。
2019年9月的情况。 与2018年9月相比,当我在这里出现通风箱和电缆时-这意味着问题已经转移了! 但是,压缩机电机尚未与压缩机本身对接(在连接所有电源后执行此操作)。

蓝色水箱-排放氦气的装置,走道下方-用于从杂质中净化氦气的装置。 海拔的左右两侧分别是氦气压缩机和热交换器。但是,这一时刻已经过去,预计在2020年将开始单元的自动测试。 在建造应急电阻器大楼之后(2022年),将在托卡马克大楼的低温冷库中安装一条低温液体管道的立交桥,显然,2023年以后分阶段引入的冷冻系统将进入托卡马克大楼,这将是非常有趣的。

2019年的另一个最重要事件-在托卡马克大楼的下层开始安装冷冻线,超导磁体的冷冻进料器和诸如冷冻吸附真空泵之类的各种其他东西将被供电。
托卡马克大楼的较低楼层,安装了冷冻管线(它们位于单个隔热真空管中),这就是大多数通信方式都将悬挂在天花板上的方式。这一点很重要,因为最终开始在托卡马克大楼中安装第一个(很多)通信。 这个过程将是复杂而漫长的,这意味着尽快启动它很重要。
电磁转换器
运行中的ITER超导磁体将存储多达46吉焦耳,并在高达68安培的电流下运行。 此外,托卡马克要求磁体中的电流发生相当迅速的变化,这意味着
强大的电流源会 “抽吸”和“抽吸”磁体。 在两座建筑物中,将有大约40个单独的转换器,它们是尺寸庞大的受控多相整流器(最大的转换器将达到90兆瓦的功率,所有转换器的总功率为2.1 GW)。 由于专门需要功率来改变电流,因此磁性系统将与无功功率补偿系统配对-粗略地说,是将一组电容器和电感器切换到交流电网络。 这将允许存储部分提取的磁能,并在下一个循环中将其返回,而无需“拉动”高压电源线。
建设无功补偿系统。 框架中有趣的是背景中的高压电感器。2019年,在两座转换器的建筑物中,开始安装母线(俄罗斯制造),该母线将连接转换器和电磁馈线,并开始准备安装逆变器块本身的底座。 还安装了变压器(每个逆变器都依赖于一个输入变压器),在总平面图上清晰可见(它们在建筑物外部)。
电磁转换器大楼内的俄罗斯母线(黄色)。 还没有转换器。到2020年,将安装逆变器,并将所有组件组合在一起,但电气测试本身距离还很远。
真空系统
作为ITER一部分
的极为重要的系统,包括多达400个真空泵和10公里的真空管。 似乎在2018-2019年间,她被重新设计的病毒所震惊,无论如何,building建筑的那部分建筑的建设,可以这么说,自2018年年中以来一直在这里设真空车间,那里有几十个主抽水泵。 然而,在这个房间上方的地板上,the建筑的整个楼层都被保留用于另一个积极变化的系统-托卡马克水冷系统,其任务已于2018年从美国转移到了欧盟。 但是,真空系统的一些新元素亮了起来。
在照片中,先生们,管理人员和工人对ITER赤道口模型的真空密度测试感到满意,在测试过程中,显示出铁优于泄漏要求的显着优势。 未来反应堆的闷声“入口”将看起来像这样。低温恒温器
低温恒温器是一个真空容器,托卡马克将与磁性系统一起位于其中。 这里的真空主要用于将非常冷的磁体与相当热的真空室和周围建筑物进行隔热。 在2019年,“低温恒温器的下缸体”的生产完成了-这是低温恒温器从底部开始的第二部分(共4个),而低温恒温器底座的工作几乎完成了-这是最低的部分。 从2020年3月开始在轴承上安装底座,然后在底座上安装下缸体,应该开始进行ITER组装(以下更多内容)。 实际上,数百个用于低温冷冻筛网,传感器及其电缆的支撑元件尚未焊接在低温恒温器的两个部件上,但是这项工作可以在剩余的几个月中完成,甚至可以在安装在反应堆竖井中之后进行。
低温恒温器的底座,2019年夏季。 主要部件的组装已经完成,甚至线圈支架的底座也已准备就绪。顺便说一下,冷冻屏也正在运往现场。 他们狡猾的10-20毫米厚的不锈钢板带有焊接的冷却管,氦气将在80-100 K的温度下流过,并镀银以改善红外辐射的反射。 某些冷冻滤网包含在需要在矿山中安装的第一批组件中,因此我们很高兴地注意到它们的生产已按时完成(韩国已参与其中)
热冷冻屏。 具体地说,这是位于真空室和环形磁体之间的屏幕的一个元素。超导磁铁
如果您以前阅读过有关ITER的
文章 ,那么您就会知道,我不厌倦欣赏国际热核反应堆主要超导磁体的宏伟。 实际上,所有25种大型ITER磁体都将成为世界上25种最大的超导磁体。 对于第一个等离子体,必须收集所有的等离子体-但是,组装顺序决定了哪个磁体是最优先的。 实际上,今年已经在矿山中安装了至少两个第一块磁铁-这些是较低倍数的PF6和PF5,它们位于托卡马克室内。 其中第一台在中国制造并向Kadarash方向发展,第二台目前正在ITER现场进行最终生产。 两种磁体都将进行低温测试(现场)以及带有传感器的其他设备,但是我们可以期望,不迟于夏季末将它们降低到设计位置。 考虑到重量(每个约400吨)和尺寸(直径分别为10和18米),安装操作应十分出色。
由中国人投入首枚ITER线圈的仪式-PF6。 线圈本身在左侧,在中间有一个腔室,在该腔室中浸渍了环氧树脂,在右侧是运输包装。

PF5于11月中旬开始准备对整个磁体进行真空压力浸渍,到今年年底该操作将完成。 未来将安装传感器,氦气输入以及机械紧固件。
将线圈机械安装到中国制造的托卡马克腔上。TF环形磁场磁体的准备就绪同样重要-在开始安装大约一年后,矿井中的真空室的组装应按计划开始(此操作需要2-2.5年),为此,初步组装2个TF线圈和一个扇区(以及初步装配大楼中扇形装配架上的相关冷冻屏(您是否已经写过装配图?)。 即 理想情况下,在2020年夏季的某个时候,前两个TF磁体和真空室的第一个扇区应到达ITER现场并继续定期进行。
缠绕袋和TF线圈体的装配架。 现在第二个线圈已经在这里,那么事情将会更加有力(5个绕组包装已经准备就绪)。环形磁铁在欧洲和日本组装。 尤其是一年前,他们在欧洲的“圣诞树下”进行了将箱子的两半滑到发条盒上的操作(在日本,他们于2019年3月这样做了),并在整个2019年继续使首个“战斗”磁铁准备就绪。 为此,必须精确地将缠绕袋暴露在壳体内部,焊接壳体的两半,焊接插入该袋的盖子,并用环氧树脂填充内部。 所有这些均已成功完成,最后的操作仍然是-根据剩余的装配误差对车身进行机械加工。 这种技术上的复杂性是由于必须在三个轴中以16x10x3米的产品尺寸获得1mm以内的真实和理论磁轴的重合。
用机器人焊接支架上的外壳盖。 欧洲人很懒...

...以及相同封面的两端。 为什么不使用机器人?

环氧树脂填充磁铁。 为此,我必须制作一个特殊的架子,可以将300吨的产品倾斜10度并加热。尽管我们对欧洲的成功了解很多,但日本(传统上是阿拉斯)这一年并没有发布关于TF大会进展的任何信息。 一年前的滞后时间实际上是几个月,所以也许日本TF会在2020年到达Kadarash,这将非常有用-仅凭欧洲磁铁,就无法跟上装配日期。
除上述内容外,还有美国制造的中央螺线管(据称自5月以来没有任何消息),磁铁PF4、3、2、1(其中只有3,4尚未启动)-但是在2-4年内安装都需要这些,所以今天我们不会碰他们。
但是,一次射击是有用的-卷绕架上正在为PF5和PF2制作双煎饼,现在正在重新制作更大直径(24米)的PF3,4卷真空室
甚至在托卡马克作为最有希望的受控聚变反应堆类型诞生之初,工程师们注意到,反应室的环形形状对工业来说是一场技术梦night。 然而,事实却变得更加糟糕:您不仅需要一台环形摄像机,还需要一台具有高刚度的二壁摄像机(因此具有厚实的肋条),对焊接的极端要求以及对几何精度的过高要求(这是在双曲率面上-用标尺甚至模板测量精度不是那么容易)。
— 3 ( — ) , . .ITER真空室将由9个行业组装而成,其中4个在韩国(现代重工)制造,而5个在欧洲(Walter Tosto / Ansaldo / ENSA)制造。生产周期包括对毛坯进行热冲压,对其进行加工,在中间加工的四个放大阶段进行焊接-所有这些都需要许多形状不均匀的设备以及自己的光学计量技术。事情进展得非常缓慢-韩国人从2012年开始在第一部门切割金属,直到2019年秋天,他们才开始焊接完成部门的4个部分。欧洲落后了大约2年,我认为,它将无法在2021年底之前发行1个行业,这极有可能意味着首个ITER血浆计划将延期1年。
到2019年秋季,欧洲人完成了对第一部分的一个极点部分(共4个)内部的焊接。两年前,韩国人取得了这样的进步。

韩国人于2019年9月开始在一个部门中焊接4个成品工段。仍在进行上部和偏滤器端口的管道的焊接,最终测量和机加工以及调度。在真空室的设计中,还有印度(用硼钢制造中子吸收器块)和俄罗斯(为在德国制造9条顶管(每条重18吨)付费)的贡献-但这里一切都很好,没有戏剧性和情感。
真空室的上喷嘴之一,由MAN根据俄罗斯联邦的命令制造。最后是前房内装置- 偏滤器,第一壁是空白的“温暖”磁铁,用于抑制ELF的不稳定性,并配有众多传感器和输水管线。但是,这对于第一个等离子体不是必需的,因此尽管ITER工作的这一(高科技)领域已经取得了进步和成就,但今天我们将跳过该主题。
在2019年,几家欧洲公司制造了第一批墙板的原型。铍瓷砖,铜散热片,不锈钢结构。控制系统
在大型工业项目中,过程控制系统的调整通常决定了启动整个项目的延迟。首先,从逻辑上讲,它进入了最后一个阶段(不可能配置未安装设备的控制系统),其次,它收集了调试时弹出的所有安装,制造等错误。在这里,ITER冒着收集全部宾果游戏的风险:不仅项目本身极其禁止,而且许多组件也是同类中的第一个,它们是从不同的国家提供的,并包括自己的本地控制系统。尽管采取了开源软件形式的预防措施作为管理堆栈(RHEL + CODAC + EPICS)并向有兴趣的每个人分发软件和硬件套件,从而启动一个包含成千上万个传感器,成千上万个执行器的系统(其中许多执行器内部都有自己的软件和硬件),其中一些还必须满足核能的可靠性标准设施将是一项非常艰巨的任务。
用于ITER真空辐射室内条件的直通插座是2019年的发展之一。令人失望的是,所有这些都被稍微推迟到以后-尽管控制堆栈不仅已经完全在实验室中工作,而且已经在“转向”,例如ITER标准电源系统(启动需要6个月的时间),但ITER控制大楼和数据中心甚至都没有工作开始建造,因此在不到三年的时间里,我们将看不到ITER投入运行的过程。
, — , 4 ECRH . .
2019 — , 6 , . () 360 ( ) .2020年,应该开始在矿井中组装反应堆-该项目经过了大约12年的实际工作和35年的构思。仅由于许多承包商将在不同的系统和地区工作,组装就将是一个极其困难的事件:从重型装配到光学对准,从数千根低压电缆到300x200 mm母线,最大电流可达70安培,真空,低温,水,气管线-所有这些都将汇聚在直径30米,深度30米的地雷中。, , .
2019 — — .
1,5 .

( «»)实际上,反应堆的安装已经开始-在混凝土基座中-“皇冠” 18轴承安装在可移动的支架下方,并且在低温恒温器的未来基座上安装了对准垫。在安装了低温恒温器的两个下部之后,需要将它们焊接起来,并且所有“子夹”产品应平行放置在底座中-PF6.5磁体,六个校正线圈,一个用于分配致冷剂和电流以校正磁体的大型收集器,低温屏蔽(部分),然后安装安装柱真空室的哪些部分将被悬挂。 (该色谱柱已在韩国接受,并将很快前往法国)
反应堆组装的第一阶段。安装了低温恒温器的两个部分,两个下部PF磁体,它们之间的5个校正D形线圈和一个组装柱。
韩国制造工厂的装配柱。顺便说一句,有趣的物品将放在色谱柱上-6个压缩环-这些是四米长的玻璃纤维部件,将下部TF段固定在一起。这些产品目前在法国制造。
第一个完成的压缩环。他们的任务是保持发散不超过5毫米,排斥力36,000吨的磁体。总共下面将有3个工作环和3个备用环。在“子腔室空间”的旁边,将安装18个环形磁体(中国制造)的支架,并安装超导磁体的下部低温送料器。我在托卡马克大楼L1楼拍摄的只是感觉到气氛。这整个过程大约需要一年,之后便应开始组装环形真空室。但是,我们需要活到这个阶段-让我们在一年中谈谈它。总结
国际热核实验堆项目在2019年进展顺利,甚至收到了美国出人意料的资金问题解决方案。 尽管如此,实施问题仍在这里四处蔓延-例如,托卡马克大楼中的系统安装始于每年的滞后,真空室的生产大大延迟了。 但令我感到高兴的是,国际热核实验堆已经快要在矿井中组装反应堆了,在短短几个月内,我们将亲眼目睹这一宏伟事件。
PS对于那些读到最后的人-一小笔奖金,指向
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3D游览的链接,于2019年10月拍摄