Изготовлен первый пакет обмотки для тороидальной катушки сверхпроводящего магнита ITER



    На юге Франции идёт строительство экспериментального термоядерного реактора (ITER), детали которого изготавливают во всех уголках мира, в том числе в США, России, Китае, ЕС, Индии, Японии и др. Установка ITER проверит возможность использования термоядерного синтеза для генерации электроэнергии.

    В Евросоюзе проект ведёт организация Fusion for Energy. Среди прочего, Европа должна изготовить 10 из 18 пакетов обмотки (winding pack) сверхпроводящего магнита. Магнит будет удерживать внутри тороидального поля плазму с температурой около 150 млн ºC. Каждый из пакетов обмотки в форме буквы D имеет массу около 110 тонн, примерно как самолёт «Боинг-747». Размеры — 14 на 9 м, толщина около 1 м.



    После изготовления 20 километров обмотки материал доставили на заводы компаний ASG (Италия), Iberdrola (Испания) и Elytt Energy (Испания), где происходит сборка магнитов. Обмотку нанесли на основу из нержавеющей стали — радиальные пластины производства компаний CNIM и SIMIC.





    Проводник аккуратно заворачивают, изолируют и помещают в пазы пластин перед окончательным покрытием.



    Сердечник катушки состоит из семи сочленённых стальных пластин, туда же добавлены трубы, по которым будет циркулировать жидкий гелий. Для сердечника закончена стыковка радиальных пластин, нанесён изолирующий слой. После изоляции под вакуумным давлением сердечник отправят в SIMIC для тестов, а по возвращении вставят в массивный корпус катушки.

    Другие компоненты тороидального электромагнита выпускаются по плану. В марте выпуск радиальных пластин ускорился: уже изготовлено 45 из 70. Все компоненты для второй катушки тоже готовы к сборке.

    Вот как будет выглядеть магнит в окончательном виде.



    Возведение конструкций на месте строительства ITER тоже идёт полным ходом.







    Поддержать автора
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 35

      +3
      В заголовке и начале статьи явная путаница в терминах — изготовлен не сердечник первой тороидальной катушки, а первая D-образная секция (пакет обмотки) тороидального магнита.
        –3
        Исправлено, спасибо!
          0
          И измените фразу "После изоляции под вакуумным давлением сердечник отправят в SIMIC для тестов, а по возвращении вставят в массивный корпус катушки."
          Нету такого понятия "вакуумное давление".
        –16
        интересно, если оно бабахнет, что-нибудь от европы останется?
          0
          Термоядерный реактор даже безопаснее ядерного, если в ядерном реакторе проблема удержать температуру (давление, концентрацию) на грани, шаг влево — бум, шаг вправо — выключается, то с термоядерным реактором ученые будут плясать от радости если температура сможет повыситься побольше ;) да и объемы вещества на столько малы (сильно разряженный газ нагретый до плазмы) что энергии кот наплакал выделяется… вся конструкция реактора — система отвода тепла и удержание температуры близкой к нулю.
            0
            И 11тонн в тротиловом эквиваленте, как энергия магнитного поля.
              +1
              Можно узнать, какую именно опасность представляет это поле? Деформация колец, разгерметизация, и энергия магнитного поля превращается в тепло, поглощаемое мощной системой охлаждения… бума не будет но конструкция потребует хорошей починки.
                0
                Любая плохо закреплённая, забытая деталь или отвалившаяся деталь, при таких напряжённостях магнитного поля, представляет опасность. Напомню, что камера обслуживается роботами.
                  0
                  Я спросил об опасности а не причине ее возникновения!
                  Худший вариант развития события — разгерметизация и выход из строя сразу нескольких магнитов (точнее системы их охлаждения)… и если учесть что вся система задизайнена на эффективный отвод тепла, проблемы это точно никакой не создаст, кроме как требования остановки экспериментов и починки, вплоть до разбора реактора.

                  Иначе, система просто отключается (она и так по плану после каждого импульса или серии — отключается на охлаждение). И речь идет не о высоких температурах а наоборот, близких к нулю градусах....
                    0
                    Поле статическое. Металлическая деталь просто будет висеть в таком поле, любое передвижение будет затруднительно и сопровождаться нагревом. А вот незакрепленный проводник с током да, улетит со скоростью пули.
                      0
                      -
                  0
                  Которую вы сможете вытащить разве что перезамыканием силовых линий.
                    0
                    К сожалению проще. Выход кусочка провода из состояния сверхпроводимости и вся энергия мгновенно превратится в тепло, в самом уязвимом месте реактора.
                +2
                Там нечему бабахать.
                  0
                  А вы себе представляете эффект от исчезновения сверхпроводимости в такой вот например катушечке вследствие какого-нибудь косяка с охлаждением?.. Я тоже не знаю, но уверен, что рядом (а может и рядом со зданием) лучше не стоять.
                    0
                    Простите, но что значит «тоже не знаю»? Я вот знаю. Там давление 0.4 атмосферы и это только в области самого высокого давления. Не вся плазма так сжата. И объём тунеля почти в два раза больше объёма плазмы.
                      0
                      Дело не в этом. По сверхпроводникам будут гонять килоамперы. При утере сверхпроводимости, вся энергия пойдет в тепло и в лавинообразный нагрев с последующим испарением, а это фактически взрыв.
                        0
                        В свое время на одном форуме в подобном же обсуждении пришли в выводу, что не только в тепло. Сверхпроводимость пропадет не стразу по всей катушке. Поэтому на какой-то момент вместо катушки будем иметь колебательный контур. В который куча энергии. А колебательный контур имеет свойство излучать электромагнитные волны. Сколько излучиться — не очень понятно. Но есть мнение, что любой электротехнике в округе не очень хорошо будет. Наводки на любые проводники подходящей длины все выведут из строя.
                          0
                          Был как-то раз в зале небольшой газовой котельной. Понимаю, что это несколько иррационально, но страшно, когда понимаешь, что там уйму кипятка под давлением гоняют при температуре 150 градусов (не знаю точно). Всё это дело неистово гудит. Страшно подумать, если где-то краник сорвёт или что-то ещё приключится. Почему-то мне было боязно там стоять. А это всёго лишь какая-то вшивая котельная масштаба микрорайона, и бабахать там вроде как тоже нечему.

                          А в термоядерном реакторе гораздо больше вещей, с которыми может "что-то пойти не так". Ну а про радиоактивную опасность трития была даже отдельная статья на GT.

                            +1
                            Сверхпроводимость пропадает на каком-то участке, на его сопротивлении начинает выделяться тепло, которое разогревает соседние участки и выводит их из состояния сверхпроводимости. Нагрев кипятит охладитель, превращая его в газ.
                            Magnet quench: "A quench is an abnormal termination ...when part of the superconducting coil enters the normal (resistive) state.… When this happens, that particular spot is subject to rapid Joule heating from the enormous current, which raises the temperature of the surrounding regions. This pushes those regions into the normal state as well, which leads to more heating in a chain reaction. The entire magnet rapidly becomes normal (this can take several seconds, depending on the size of the superconducting coil). This is accompanied by a loud bang as the energy in the magnetic field is converted to heat, and rapid boil-off of the cryogenic fluid. The abrupt decrease of current can result in kilovolt inductive voltage spikes and arcing. Permanent damage to the magnet is rare, but components can be damaged by localized heating, high voltages, or large mechanical forces. In practice, magnets usually have safety devices to stop or limit the current when the beginning of a quench is detected."

                            Чтобы от квенча магниты не взрывались (из-за расширения газов), ставят системы защиты. http://tnenergy.livejournal.com/1510.html "Магнитная система реактора ИТЭР превосходит все предыдущие магниты по величине запасаемой энергии — 55 гигаджоулей (12 тонн тротилового эквивалента)…, эту энергию необходимо быстро отвести от катушек и сбросить в резисторы, пока катушки не поплавились.
                            Резисторная сборка мощностью 2,5 гигаватта, поглощающая до 55 гигаджоулей, изготавливается в России, в НИИЭФА им. Ефремова.…
                            К счастью потеря сверхпроводящего состояния для таких крупных катушек не означает мгновенных пробоев и горящих разрядных арок на чудовищных энергиях по всему токамаку. Начавшись в одном из витков кабеля по какой-то несчастливой случайности, процесс будет развиваться довольно медленно в силу большой массы катушки. Тем не менее, если не сбросить энергию, последствия будут катастрофичны. Принятая скорость экстракции — 11 секунд. Последовательное включение резистора в цепь с током 68 килоампер тоже представляет собой не простую задачу"

                              +1
                              Еще стоит добавить, что магниты такого уровня никогда сразу не выходят на требуемый предельный ток. Для достижения проектных показателей магниты многократно доводят до срыва сверхпроводимости, причем достигнутый ток с каждым разом чуть больше (т. н. "training quenches"). В общем, срыв сверхпроводимости в установках такого уровня — это штатное событие.
                            0
                            А давайте прикинем его мощность. Вот у нас есть кое-какие цифры. https://www.iter.org/mach/magnets Значит 500 тонн проводов катушек электромагнитов, в которые закачано 51 ГДж энергии. Допустим, все защитные системы разом откажут и вся энергия освободиться разом. Это аналог 12 тонн тротила. Но у нас она распределена по 500 тонн проводки в катушках. Значит это даёт нам коэффициент «взрывчатки» 0.024. Это в 20 раз слабее пороха. Петарда какая-то. Катушки, конечно будут испорчены, но каких-то разрушения ожидать не стоит.
                      +7
                      Что именно там должно бабахнуть? Вы в курсе, что из себя представляет термоядерный реактор?
                        +3
                        Весь мир в труху!… Но потом. (с)
                        +4
                        Как же это здорово, когда человеки делают что-то совместно, вне зависимости от страны проживания.
                        Надеюсь, политики не запорят всё. А то с космосом ситуация не особо радужная.
                          0
                          Монументальное сооружение без политики. Захотелось съездить посмотреть.
                            +1
                            it depends
                            Считается что развитие космических технологий (и некоторых других) в 60-70 годах происходило благодаря холодной войне, т.к. существовала конкуренция между СССР и США. И как знать, если бы сейчас термояд строили несколько независимых групп в разных странах, то может прогресс бы шёл более быстрыми темпами. Конкуренция ведь благо. Главное чтобы она адекватная была…
                              +3
                              На фоне военных расходов проект ITER детские игрушки, программа вся по цене 3х небоскребов, обсуждали уже:
                              https://geektimes.ru/post/223857/#comment_7618627
                              –1
                              Знающие люди, проясните, как всё же собираются получать с термояда энергию? Будут опять примитивно снимать тепло жидким носителем, потом на воду и турбины? Или же разрабатываются более прогрессивные методы?
                                +4
                                Ничего прогрессивнее пока-что не придумали, да и основная цель ITER это освоение процесса, а не непосредственно получение энергии.
                                  +1
                                  Конечно, мы питаем магнит, чтобы удерживать плазму, чтобы она нагревала воду, которая крутит турбину, чтобы электромагнитная индукция в генераторе давала нам электричество для питания магнитов. Всё просто.
                                  0
                                  дык — я не про ИТЕР, а про светлое коммунистическое будущее с промышленным термоядом. Читал что там можно сразу электричество получать как в магнитогидродинамическом генераторе — насколько это реально?
                                    +1
                                    Пока-что на уровне фантазий и очень расплывчатых теорий.
                                      +1
                                      http://tnenergy.livejournal.com/5308.html Гелий3 — мифическое топливо будущего. May. 11th, 2015

                                      Ок, ну а как насчет прямого преобразования энергии заряженных частиц в электричество? Опыты показывают, что поток ионов с энергией 100 кЭв можно преобразовать в электричество с 80% кпд. У нас же тут нет нейтронов…. ну в смысле они не уносят всю энергию, которую мы можем получить только в виде тепла — давайте избавимся от паровых турбин и поставим ионные коллекторы?

                                      Да, технологии прямого преобразования энергии плазмы в электроэнергию есть, они активно исследовались в 60х-70х, и показали кпд в районе 50-60% (не 80, надо заметить). Однако эта идея слабо применима как в D +T реакторах, так и в He3 +D. Почему это так, помогает понять вот эта картинка.
                                      … Ситуация практически симметричная, все равно надо отводить тепло от стенок и все равно прямым преобразованием мы не может вытащить больше 10-15% энергии термоядерного горения, а остальное — по старинке, через паросиловую машину.

                                      Fraction of Total Energy Released
                                      http://fti.neep.wisc.edu/neep602/LEC27/IMAGES/fig5.JPG
                                        0
                                        Это возможно, но к сожалению в водородных реакциях львиную долю энергии уносят нейтроны. А их можно только замедлять, кипитя воду.

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое