Pondělí, Srpen 19

Další NEJ pro ITER – Centrální solenoid

K vytvoření a udržení plazmatu bude ITER potřebovat mimo jiné obrovskou centrální cívku, bude to dokonce největší elektromagnet s částečně pulzním režimem, který byl kdy vyroben. Solenoid o hmotnosti 1000 tun, který bude umístěn v centru tokamaku ITER (v hlavní ose toroidu), bude udržovat magnetické pole o energii 5,5 GJ. Jeho rozměry jsou také úctyhodné: vysoký bude 18 metrů a jeho průměr bude 4 metry.

Celkový pohled na centrální solenoid s lidským měřítkem.
Celkový pohled na centrální solenoid s lidským měřítkem.

Vývoj tohoto magnetu vedou americká výzkumná pracoviště a průmyslové subjekty (organizace US ITER). Národní laboratoř Oak Ridge (kdysi se podílela například na projektu Manhattan) už vytvořila robustní základ návrhu magnetu a dosáhla řady klíčových milníků, především v posledních šesti měsících. Nejdůležitější z nich bylo schválení designu solenoidu v rámci Final design review (procedura, kterou musí projít každá součást, než se přistoupí k výrobě, závazně nastaví hlavní parametry návrhu) v prosinci. Povolení k přechodu do druhé – výrobní –  fáze se očekává v květnu tohoto roku.

„Vývoj centrálního solenoidu probíhal velmi unikátním způsobem,“ uvedl David Everitt, systémový manažer vývoje centrálního solenoidu. „Začali jsme s výrobcem, s firmou General Atomics San Diego, spolupracovat ve velmi brzké fázi vývoje. Díky tomu může výrobce brát ohled na průběžné změny návrhu, zahrnovat je do prototypů a poskytnout nám zpětnou vazbu.“

Tento přístup pomohl organizaci US ITER vyřešit řadu technologických výzev. Nejenom, že centrální solenoid tokamaku bude skutečně obrovský a velmi výkonný, ale navíc je velmi přesně začleněn do složitého systému ostatních magnetů tokamaku.

ITER používá magnetický přístup k udržení plazmatu o teplotě 100 milionů stupňů, k tomu potřebuje přesně definovanou topologii magnetického pole. V některých oblastech bude mezi masivním centrálním solenoidem a cívkami tvaru písmene D, které budou tvořit hlavní toroidální pole, štěrbina pouze 10 mm.

Wayne Reiersen, šéf magnetických systému v US ITER, poznamenal: „akce, které jsme navrhli ve zprávě pro Final design review nám poskytnou velmi cenné informace a ukažou, kudy se máme ubírat dál.“ Závěrečné zhodnocení návrhu ukázalo, že design centrálního solenoidu velmi dobře využíl podpory ze strany výzkumu, vývoje a analýzy.

Solenoid bude sestaven z šesti modulů, z nichž každý bude poskládán z vodičů namotaných do tenkých vrstev a sestavených do sendvičové struktury. Každý z modulů váží přes 110 tun. Výrobní proces každého modulu bude trvat 16-24 měsíců. Každý z modulů (navíc jeden záložní) musí být otestován při plném proudu 45 kA a teplotě 4 Kelviny (-269°C), aby se výzkumný tým ujistil, že dokáže pracovat v „supravodivém“ prostředí reaktoru ITER.

Moduly budou vyrobeny v přesně určenou dobu. Jakmile přijede každá nová zásilka vodiče, ihned podstoupí formovací proces v navíjecím zařízení. Výrobní proces dosáhne svého cíle zhruba o dva roky později, kdy modul projde konečnými testy a bude odeslán do Francie. Everitt dodal: „Celá výroba centrálního solenoidu je o načasování. V každé době můžeme mít 4 nebo 5 segmentů v nějaké fázi výrobního procesu.“

Testovací škálovací modul centrálního solenoidu, který pomůže ověřit výrobní proces, by měl být dokončen v létě příštího roku, vzorové kousky navinutého vodiče by měly být otestovány už během tohoto léta.

Testovací modul bude vyroben ve velikosti rovné asi 40% velikosti originálu a nebude supravodivý. Model umožní prověřit výrobní linky, metodu montáže izolátoru a celkové načasování výrobního procesu. Všechny moduly by měly být v souladu se scénářem celého projektu ITER hotové v únoru 2019.

Vodiče pro centrální solenoid se vyrábí ze supravodivé slitiny Nb3Sn v Japonsku. Úkolem tohoto magnetu bude induktivní vlečení proudu v plazmatu, tedy počáteční ohřev a především podíl na tvorbě stabilizujícího poloidálního pole. Díky výraznému pulzu proudu v tomto magnetu na počátku výboje dojde také k samotnému vytvoření plazmatu.

 

Zdroj: ITER

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..