Stříbrný poklad pro ITER

Přitahují pozornost - blesky vylétající ze vzdáleného konce Montážní haly na staveništi největšího světového tokamaku, do něhož lidstvo vkládá důvěru ve vyřešení svého energetického hladu. Leštěný kov a pravé stříbro, materiál nezvyklý na panelech tepelného štítu, chrání sektor vakuové nádoby před infračerveným zářením. První sektor, kterým se stal sektor č. 6, je upevněn mezi ramena vysokého pomocného montážního nástroje. Na tepelný štít pro celou vakuovou nádobu (devět sektorů) je třeba více než tuna stříbra, které ze všech kovů nejvíce odráží infračervené záření.

Nejprve byl sektor vakuové nádoby č. 6 o hmotnosti 440 tun vztyčen do svislé polohy a zasunut do středového „V“ nástroje pro sestavování sektoru nejblíže k jámě v Tokamakové hale (SSAT-2 – Sector Sub-Assembly Tool). Psali jsme o tom zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/2526-ocelova-schranka-pro-150-000-000-c-horke-plazma

Poté následoval integrovaný panel tepelného stínění navržený a postavený pro sektor č. 6. V únoru 2021 byl vnitřní panel připevněn k pravému křídlu montážního nástroje a v dubnu se otočil dovnitř ke svisle stojícímu sektoru č. 6 vakuové nádoby. Od té doby je k němu pevně přichycen 16 svorkami. Jeho oblý tvar kopíruje sektor tak dokonale, že jej pouze jeho lesklý stříbrný povrch odlišuje od matnější šedi ocelové vakuové nádoby.

Jak oddělit horko od zimy

Supravodivé magnety tokamaku ITER jsou chlazeny kapalným heliem, které má tepotu blízkou absolutní nule. Celé okolí je pochopitelně teplejší než supravodič a je tak zdrojem jeho tepelných ztrát. Musí být tedy od supravodiče co nejlépe izolováno, a to jak vnější okolí mezi kryostatem a supravodičem, tak především vnitřní prostředí mezi supravodičem a vakuovou komorou plnou plazmatu 150 milionů stupňů teplého. Před infračerveným (tepelným) zářením z obou stran chrání supravodič vrstva stříbra, kovu s nejnižší emisivitiou a vysokou odrazivostí. Tuna stříbra pokryla 850 tun dalšího, před neutrony stínícího konstrukčního materiálu, kterým je kvalitní ocel. 

Máčeno ve stříbře

Vrstva stříbra o síle několika mikronů má nicméně v tokamaku ITER hmotnost cca jedné tuny. Máčením komponent v 11 různých bazénech vyrobila izolační stříbrnou vrstvu korejská společnost SFA Engineering Corp. v Changwon. Vzhledem k tomu, že po smontování vakuové komory a cívek toroidálního a poloidálního magnetického pole, resp. kryostatu, nebude stříbro vůbec vidět, využijte jedinečné příležitosti a pokochejte se mimořádně se blýskajícím částmi tokamakového stříbra alespoň na atraktivně zářících obrázcích.

Montáž pokračuje

Na křídla SSAT-2 byly připevněny dvě vnější sekce tepelného štítu kvůli rotaci a zarovnání. Operace byla nacvičena na začátku tohoto roku; po dokončení v červenci byl sektor č. 6 vakuové nádoby celý ukryt v tepelné bariéře, která zabrání přenosu tepla (infračerveného záření) z vakuové nádoby na zvláště studené supravodivé magnety. Pro dokončení první podsestavy sektoru je třeba po stranách připevnit dvě cívky toroidálního pole. Zatímco montážní týmy pracují na dokončení vnitřní a vnější montáže tepelného štítu, druhá cívka číslo 12 (TF12) toroidálního pole, byla dočasně umístěna na montážní nástroj sousední sektorové podsestavy.

O důležitosti stříbra pro ITER jsme psali již zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1922-v-iter-chrani-zimu-tuna-stribra

Názorně si můžeme uložení stříbrné vrstvy a její funkci ukázat na stavebnici tokamaku:

Část vnějšího stříbrného stínění před infrazářením z kryostatu (kryostat na snímku není); skutečné tlusté ocelové neutronové stínění pokryté stříbrem je tu simulováno tenkým lesklým plíškem.

Rovníkovým řezem rozpůlené cívky toroidálního pole (pouze na modelu - ITER má cívky nepůlené a stříbrné stínění ve skutečnosti kryje i dolní polovinu cívek).

Asi nejnázornější obrázek tepelného stínění pokrytého stříbrem - kryje cívky toroidálního pole z vnějšku i z vnitřku.

Vakuová komora bez horní poloviny cívek toroidálního pole. Skrze stěny vakuové komory (zelená)  jsou cívky vystaveny nejen tepelnému záření, ale i neutronům a dalším vlivům.

O stavebnici tokamaku ITER jsme psali např. zde https://www.3pol.cz/cz/rubriky/navody-na-pokusy/2554-vyrobte-si-model-tokamaku-3d-tiskem a  zde https://www.3pol.cz/cz/rubriky/studenti/1872-termojaderna-fuze-a-deti-na-veletrhu-vedy

Obrázky: ITER Organization (Chang Hyun Noh, inženýr výroby tepelných štítů)