Jak neudělat chybu při stavbě tokamaku ITER

Komplex tzv. Trojbudoví na staveništi ITERu má v nejvyšším bodě 60 metrů. 360 000 tun betonu, oceli, střešní konstrukce a veškeré výbavy a bude se opírat o výztužnou konstrukci seismologické jámy. Ta, tvořená železobetonovým základem a stěnami, představuje dalších 80 000 tun. Na obrázku vidíte průřez Komplexem tokamaku s Budovou diagnostiky na pravé straně a Budovou tritiového hospodářství na levé straně. Uprostřed leží betonové biologické stínění tvořící kruhovou jímku, ve které bude zdola nahoru montován vlastní tokamak ITER. Porovnejte čísla na výkresu s níže uvedenými informacemi.

01 - Dopravu v Montážní hale tokamaku má na starosti mohutný dvojitý mostový jeřáb o nosnosti 1 500 tun a dva pomocné jeřáby s nosností 50 tun. Jeřáby byly instalovány v červnu a v prosinci 2016.

02 - Ocelová výztuž se v současné době instaluje na úrovni 3. biologického stínění. L3 bude první úroveň, která bude mít více betonu než otvorů; L4 (konečná úroveň biologického stínění) bude celistvá betonová zeď.

03 - Na patě zařízení ponese železobetonová "koruna" celkovou hmotnost Tokamaku a kryostatu (23 000 tun). Ve výstavbě je maketa (viz druhý obrázek), která by měla doložit stoprocentní proveditelnost.

04 - Obrovská hmotnost Komplexu tokamaku spočívá na fakírském lůžku ze 493 sloupů, z nichž každý je zakryt antiseismickým ložiskem. Sloupy od zbytku budovy odděluje železobetonová základna B2, znázorněná jako tlustá fialová linie pod kryostatem koruny.

05 - Galerie na horní úrovni portů/vstupů.

06 - Galerie na střední úrovni portů/vstupů.

07 - Galerie na dolní úrovni portů/vstupů.

08 - Práce nyní pokračuje na úrovni L3 v Budově diagnostiky (poslední úroveň). Dělníci se připravují na betonování stěn a sloupů.

09 – 10 m vysoká klenba přikryje systém chladicí vody tokamaku (TCWS - Tokamak's cooling water system).

10 - Přístavba klenby TCWS.

11 - Práce pokračují v Budově tritiového hospodářství na úrovni L1.

12 - Mezera mezi seismologickou jámou a Komplexem tokamaku se pohybuje od 1,5 metru v dolní oblasti až po 2,5 metru v horní oblasti. V případě zemětřesení tento meziprostor absorbuje boční posunutí celého komplexu a bude se pohybovat na železobetonové desce B2.

13 - Kabely pro systém ochrany před bleskem.

Jedna z výrazných zajímavostí, kterou lze vidět při zvětšení obrázku, je velký počet malých čtverců na stěnách, podlahách a stropech. Jsou jich desítky tisíc. Desky jsou vložené v celé struktuře a označují místa, kam se budou připojovat různá zařízení. Jakmile Budova tokamaku dosáhne výšky Montážní haly, to je 60 metrů, dočasná stěna mezi nimi bude odstraněna a bude tak vytvořen velký otevřený prostor pro oboustranný pohyb portálových jeřábů se součástkami pro instalaci tokamaku ITER.

Ani nejlepší 3D animace nepomohly

V některých částech Budovy tokamaku je ocelová výztuž tak hustá a uspořádání tyčí je tak složité, že ani nejpodrobnější animované 3D kresby nejsou schopné prokázat bezproblémovou proveditelnost stavby. 3D kresba jistě znázorní s velkou přesností polohu, rozměr, relativní úhly a zakřivení všech ocelových tyčí, které jsou potřebné pro výstavbu. Existují však otázky, na které ani 3D kresba nemůže odpovědět. Jaké jsou nejúčinnější postupy instalace výztuže? Bude dostatek místa pro pohybující se pracovníky, aby mohli vložit tyče, nastavit je do správné polohy a spojit je třmeny? 3D model neposkytne ani informace o tom, jak se bude zalívat ocelová mříž betonem! Na staveništi ITER proto vznikla maketa mohutné koruny v měřítku 1:1. "Maketa ve skutečné velikosti nabídne přesvědčivý doklad proveditelnosti stavby," vysvětlují Laurent Patisson a Armand Gjoklaj z týmu Civil Structural Architecture. "Je to všechno o učení se a jemném vyladění."

Makety pro stavbu jsou jako vše na zařízení ITER: veliké a složité.

Od doby, kdy se před sedmi lety začalo pracovat na základech Trojbudoví tokamakového komplexu, byly postaveny makety tři: v roce 2013 pro podpěrnou desku budovy (B2); v roce 2015 pro biologické stínění; a nynější maketa koruny (která ponese celkovou hmotnost (23 000 tun) kryostatu, vakuové nádoby, systému magnetů a tepelného štítu). Nejnovější maketa má půdorys o velikosti 50 m² a výšku 3 metry. Začala se stavět před čtyřmi měsíci z ocelových tyčí o průměru 50 milimetrů - takovou tloušťku nikde jinde v Trojbudoví nenajdete.

Betonování nanečisto

Vlastní betonování koruny bude unikátní. Musí kombinovat plynulost při nanášení a extrémní "tvrdost" při usazování. Uvnitř makety se bude teplota během vytvrzování regulovat chladicí vodou cirkulující uvnitř tenkých trubek, které se po dokončení procesu naplní cementovou kaší. Teplotu budou monitorovat senzory rozložené v celé struktuře. Při přípravě na vlastní stavbu koruny se projektový tým BIPS cítí jistý, ale rozhodl se, že nedá šanci chybám. Maketa 1: 1 musí jednoznačně odpovědět na otázku proveditelnosti:  Ano, takto to uděláme!