Co teď můžeme vidět na staveništi tokamaku ITER?

Pečlivě se podívejte na letní obrázek centrální části staveniště tokamaku ITER v jihofrancouzském Cadarache. Jak nám postupuje stavba nejdražší pozemské vědecké hračky, která se, doufejme, změní na předchůdce nejslibnějšího zdroje energie pro budoucnost? Co všechno už je hotovo:

1)     Montážní hala (Assembly Hall): v hale o ploše 6 000 m², vybavené dvojitým mostovým jeřábem (2 × 375 tun) o hmotnosti 1 500 tun a výkonným manipulačním nářadím, se budou předběžně montovat jednotlivé komponenty zařízení před umístěním. Budova je se svými 60 metry nejvyšší stavbou staveniště tokamaku ITER včetně „příslušenství“. Střecha o hmotnosti 730 tun se montovala na zemi a pomocí hydrauliky byla vyzdvižena na své místo během 14 hodin. Hala je spojena s Čisticím zařízením (Cleaning facility) tak, že vrata do Čisticího zařízení a vrata do Montážní haly nemohou být otevřena současně – Čisticí zařízení tedy funguje jako jakási „vyrovnávací“ komora. Většina komponent mířících z Montážní haly do Budovy tokamaku je totiž tzv. vakuově čistá – do budovy tokamaku nesmí proniknout z Montážní haly žádná nečistota.

2)     Budova vysokých frekvencí (Radio Freqency Building) skrývá 24 gyrotronů, zdrojů elektronové cyklotronové frekvence. Výkonem cca 24 × 1 MW/170 GHz budou doohřívat plazma v tokamaku. O základní ohřev se postará zkratový elektrický proud tekoucí plazmatem. Gyrotrony budou ohřívat elektrony plazmatu. Ionty plazmatu budou ohřívat podstatně nižší iontovou cyklotronovou frekvencí zdroje o výkonu 10 MW/50 MHz. Budova je od tokamaku vzdálená více než 100 metrů, aby se magnetická pole zdrojů a tokamaku neovlivňovala. Dlouhá vedení musejí počítat s teplotní dilatací vlivem počasí a oslunění a s pohyby vlivem proudění vzduchu. Průchody do budovy tokamaku jsou komplikované, neboť narušují pevnost stěn.

3)     Servisní budova (Service Building) skrývá obrovský počet průmyslových podpůrných prostředků a systémů (chladicí zařízení pro klimatizaci, zařízení na výrobu demineralizované vody, vzduchové kompresory atd.).

4)     Budova tritiového hospodářství (Tritium Building) je doslova prošpikovaná výkonnými nástroji pro bezpečné zacházení s mírně radioaktivním tritiem (beta rozpad s poločasem 12,5 roku) – jednou ze složek termojaderného paliva (druhou složkou je deuterium). V budově se nespálené tritium z reaktoru recykluje a vrací jako palivo do reaktoru. Recyklovací cyklus probíhá více než desetkrát. Budova je součástí tzv. Trojbudoví (Tokamak Complex), tvořeného dále Budovou tokamaku a Budovou pro diagnostiku.

5)      Z Budovy tokamaku (Tokamak Building) se dočasně tyčí jeřáb C1 označující přibližně střed biologického stínění, 3,2 m tlusté betonové zdi. Tímto bodem bude procházet osa kruhového tokamaku: toroidální vakuové komory, věnce cívek, prstenců poloidálního magnetického pole a kryostatu.

6)     Budova diagnostiky (Diagnostics Building) je poslední, třetí část Trojbudoví (Tokamak Complex). Má pět pater a skrývá elektronické a informační systémy, které přijímají, zaznamenávají a vyhodnocují signály z operačního prostoru – z tokamaku.

7)     AC/DC měnírna pro magnety (Magnet Power Conversion Buildings). Zde se mění střídavý elektrický výkon na výkon stejnosměrný potřebný pro pulzní napájení supravodivých cívek i standardních cívek magnetických polí tokamaku ITER.

V tokamaku ITER najdete všechny druhy magnetů: centrální solenoid o hmotnosti přibližně 1 000 tun; 18 svislých cívek toroidálního pole, každá o hmotnosti 747 tun; prstencové magnety cívek poloidálního pole o průměru až 24 metrů; soubor 18 plochých 2D i prostorových 3D korekčních cívek, některé z nich tvaru banánu mezi cívkami poloidálního a toroidálního pole, stabilizační cívky (2 cívky pro vertikální stabilizaci a 24 cívek pro potlačení ELM nestabilit) umístěné uvnitř vakuové komory a 400 mnohem menších cívek, které jsou 11 milimetrů silné s vnějšími rozměry od 150 do 300 milimetrů.

8)     Transformátorová stanice – rozvodna (400 kV Switchyard) měnící síťové napětí 400 kV na napětí potřebná pro napájení všech zařízení na tokamaku ITER a jeho příslušenství. ITER potřebuje elektrický výkon ve dvou různých formách: se stejnosměrným napětím pro fungování plazmatu (pohon magnetů, ohřev plazmatu apod.) a se střídavým napětím pro průmyslová pomocná zařízení, jako je např. kryohospodářství a budovy. Pulzní výkonová elektrická síť (Pulsed Power Electrical Network – PPEN) bude dodávat elektrický výkon všem pulzním zařízením tokamaku ITER jako jsou magnety a systémy pro ohřev plazmatu prostřednictvím tří gigantických transformátorů (vyrobených v Číně) a soustavy výkonných AC/DC převodníků umístněných v budově AC/DC měnírny pro magnety (Magnet Power Conversion). Pulz plazmatu bude vyžadovat na vstupu 300 MW. Stacionární elektrická síť (Steady State Electrical Network (SSEN)) vyžaduje na vstupu čtyři konvenční transformátory vyrobené v USA, z nichž tři budou stále v činnosti, budou napájet svého největšího zákazníka – systém chladicí vody (40 %), pak následuje kryohospodářství (30 %) a konečně obsluha budov a tritiové hospodářství (oboje po 15 %).

9)     Kryohospodařství (Cryoplant): bude rozdělovat chladicí výkon, (tekuté helium a dusík), supravodivým magnetickým systémům, kryogenním vakuovým pumpám „vymrazovačkám“ a tepelnému stínění cívek toroidálního pole. Kryogenní systém bude mít celkově 5 chladicích heliových větví o teplotách 3,9 K, 4,2 K, 4,5 K, 50 K a 80 K.

10)  Zařízení pro navíjení cívek (Coils Winding Facility): čtyři cívky poloidálního pole z celkových šesti budou vyrobeny v Evropě přímo na staveništi ITER. Jsou tak obrovské – průměr 24 metrů – že jsou prakticky netransportovatelné. Však také obepínají celý tokamak, včetně cívek toroidálního pole. Budova sama je 257 metrů dlouhá, byla první budovou zkolaudovanou na staveništi a zprvu sloužila jako skladiště pro nejrůznější komponenty tokamaku.