Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 325

Stodevadesátitunová krabička na cívku tokamaku

V továrně Mitsubishi Heavy Industries v Kobe na západě Japonska se právě na jedné z největších fréz na světe obrábějí části pouzdra cívky vytvářející toroidální pole pro tokamak ITER. Osmnáct takových cívek tvaru písmene D rozmístěných rovnoměrně kolem toroidální vakuové komory bude vytvářet magnetické pole udržující částice plazmatu uvnitř tokamaku. Tyto mohutné ocelové komponenty tvoří hlavní prvky struktury magnetického systému: nejenže ukrývají balíky dvou tisíc tun supravodivého vinutí pro toroidální elektromagnety, ale také kotví cívky poloidálního pole, centrálního solenoidu a korekčních cívek.

Fotogalerie (5)
Cívky pro toroidální pole se skládají z balíku vinutí a pouzdra cívky z nerezové oceli. Každý balík vinutí je 14 metrů vysoký, 1 metr hluboký a 9 metrů široký. Jeho hmotnost je přibližně 110 tun. Cívky pro poloidálního pole, centrální solenoid a korekční

Během činnosti tokamaku ITER budou na tyto cívky působit obrovské elektromagnetické síly. Řádově několik stovek meganewtonů, nebo, chcete-li, jako by dolehla tíha desítek tisíců tun materiálu na jednu cívku! Masivní superstruktura pouzdra balíku vinutí toroidálního pole je navržena tak, aby těmto silám odolala. Každá cívka bude vyrobená z balíku supravodivého vinutí schovaného v pouzdře z nerezové oceli. Dohromady představují téměř jednu třetinu celkové hmotnosti magnetického systému.

Výrobu zajistí Japonsko

„Na konstrukci cívek pro tvorbu toroidálního pole – jedné z největších a nejtěžších částí magnetického systému – jsou upevněny cívky pro tvorbu poloidálního pole a korekční cívky. Jejich nastavení vyžaduje z důvodu minimalizace chyb magnetického pole velmi přesné obrobení s minimální tolerancí pouze několik málo milimetrů pro komponentu; ta bude po montáži 16 metrů vysoká a 9 metrů široká,“ říká Arnaud Devred, zástupce vedoucího Magnetické divize. „ITER Organization a japonská Domestic Agency při výrobě velmi úzce spolupracují. Adresátem poloviny struktur cívek pro toroidální pole vyrobených v Japonsku je evropská Domestic Agency. Pouzdra cívek jsou krásným příkladem spolupráce přes polovinu Zeměkoule.“

Japonsko vyrobí pro cívky pro toroidální pole tokamaku ITER 18 celých pouzder a devatenácté záložní.

Drobečkové

Každé pouzdro cívky se skládá z devíti částí, které jsou smontovány do vnitřního dílu (AU) a dílu vnějšího (BU). Jsou tu také vnitřní (AP) a vnější (BP) interní oblouky, které se budou instalovat po vložení svazku vinutí. Ve všech případech je třeba na jeden kryt cívky přibližně 190 tun vysokopevnostní nerezové oceli 316LN. Hmotnost celé superstruktury dosáhne 3 400 tun. Na svařování ocelových desek silných od 6 cm do 40 cm se musely vyvinout speciální svařovací techniky, odzkoušené nejprve na modelu a prověřené počítačovou simulací. Nesmí dojít k deformacím materiálu.

Materiály

Tokamak ITER bude používat tři typy supravodivého materiálu. Pro centrální solenoid a cívky toroidálního pole je navržena slitina Nb3Sn, která neztrácí supravodivost ani v silném magnetickém poli. Ovšem něco za něco. Slitina je velmi obtížně zpracovatelná, je velmi křehká a tudíž je i drahá. Světová výrobní kapacita v roce 2007 nepřesahovala na počátku kampaně 15 tun za rok. Vyhovět požadavkům ITER, znamenalo výrobu zvýšit desetkrát! Lacinější Nb-Ti supravodivý materiál použijí cívky poloidálního pole, které fungují v relativně slabém magnetickém poli. Vysokoteplotní supravodič budou obsahovat průchodky z atmosférického tlaku do kryostatu vyčerpaného na technické vakuum. Pro cívky toroidálního pole bylo vyrobeno přibližně 500 tun měděných a niob-cínových (Nb3Sn) mnohovláknitých-kompozitních lanek, posléze „spoutaných“ do kabelů a pokrytých ocelovým pláštěm.

Osmdesát osm kilometrů vodiče typu „kabel v trubce“ pro cívky toroidálního pole představuje přibližně 825 tun materiálu ceny odhadnuté na 350 miliónů EUR.

Poslední délková jednotka vodiče pro toroidální pole, která byla oplášťována v prosinci 2016 v konsorciu European ICAS v Itálii, je ze supravodivého kabelu vyrobeného Spojenými státy a z ocelovýchi rour koupených v Japonsku.

Devět let trvalo než v úzké spolupráci partnerských asociací s mateřskou ITER Organization, partneři ITER organization vyvinuli zařízení pro navíjení vodičů a jejich oplášťování [jacketing], spustili kvalifikační programy pro výrobu a zpracování a posléze zahájili zkušební programy pro získání standartizačních certifikátů na splnění technických specifikací ITER organization.

Výroba běží

V továrně Mitsubishi Heavy Industries v Kobe se nyní vyrábí série dílů pouzder cívek. Výroba běží podle plánu, takže první celé pouzdro bude k přepravě do Evropy připraveno v roce 2017. Smluvní partneři pak do něj vloží první evropský balík vinutí a po uzavření vše zavaří. Z 19 pouzder cívek vyrobených v následujících letech japonskými smluvními partnery, jich 10 poputuje do Evropy, devět dalších bude použito pro balíky vinutí pro toroidální pole vyrobených v Japonsku.

První kompletní cívku pro toroidální pole dodá na staveniště tokamaku ITER japonská Domestic Agency v roce 2018.

K použití obrázků dala laskavé svolení ITER Organization.

Volně podle Kristy Dulonové.

Milan Řípa

Popisky k obr.

Tab. Hlavní parametry cívek pro toroidální pole

Počet cívek

18

Počet závitů cívky nebo balíku

134

Energie uložená v 18 cívkách

41 GJ

Elektrický proud v cívce

68 kA

Nominální maximální pole

11,8 T

Celková délka cívky

17,15 m

Celková hmotnost cívky

298,5 t

Hmotnost balíku vinutí

188 t

Dostředná síla na cívku

403 MN

Svislá síla na cívku

205 MN

Délka vodiče v balíku cívky

4 570 m

K použití obrázků dala laskavé svolení ITER Organization.

Volně podle Kristy Dulonové.

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Z Nigérie do Číny – přeprava použitého jaderného paliva

Přísná bezpečnostní opatření provázela přepravu ozářeného paliva z reaktoru v nigerijské Zarii zpět do Číny. Je to už 17. odvoz paliva z výzkumných reaktorů po celém světě, na kterém se významně podílela česká společnost ÚJV Řež.

Jak se u Temelína cvičila obrana proti teroristům

Tři dny od středy 20. do pátku 22. března cvičily tři stovky vojáků, policistů a specialistů společností ČEPS a ČEZ ochranu Jaderné elektrárny Temelín proti teroristickému útoku. Cvičení ukončily dynamické ukázky, během kterých vojáci odvraceli simulovaný ...

Jsou psi opravdu barvoslepí?

Psi vidí svět zvláštním způsobem. Ale není pravda, že by neviděli barvy, i když se tento omyl široce traduje. Vidí barvy stejně jako jejich páníčkové a paničky, jen nevidí tolik odstínů. Uvádí se, že lidské oko je schopno rozeznat až 10 milionů odstínů ...

Indonésie vyvinula radiofarmakum pro diagnózu mimoplicní tuberkulózy

Zatímco ve většině rozvinutých zemí je tuberkulóza pod kontrolou, v rozvojových zemích patří k nejčastějších příčinám úmrtí. Jen v Indonésii se každý rok objeví 360 000 případů onemocnění a odhaduje se, že dalších 600 000 případů ročně zůstane neodhaleno. ...

Víno z Marsu

Ještě nevíme, jak tam doletět, ale už plánujeme, že odtamtud budeme dovážet víno. Nevíme, jak se vypořádat s absencí ozonové vrstvy a magnetického pole, čili s nedostatečnou ochranou marťanských kolonistů před zářením, ale těšíme se na marťanské vinné dýchánky.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail