Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 591

Divertorové kopule pro ITER

Největší tokamak na světě ITER staví sedm partnerů v Cadarache na jihu Francie: EU, Rusko, Čína, USA, Japonsko, Jižní Korea a Indie. Palivem bude směs deuteria a tritia. Jediné místo ve vakuové komoře termojaderného reaktoru ITER, kde se silokřivky udržujícího magnetického pole dotýkají stěny, je tzv. divertor. Na něj podél silokřivek dopadají nečistoty, které deionizovány opouštějí díky výkonným vývěvám prostor kolem divertoru, a tím i vakuovou komoru. Nečistoty dopadají na terče a kopuli divertoru – nejvíce tepelně namáhanou část celé vakuové komory. Divertor tvoří 54 částí – kazet divertoru. Kopule všech 54 kazet dodá Ruská domácí agentura ITER.

Fotogalerie (5)
Skupina klíčových lidí v Jefremově ústavu zapojená do výroby divertorové kopule. (Kredit: ITER Organization, http://www.iter.org/)

Víceletý kvalifikační program v Rusku skončil úspěšnou výrobou a testováním prototypu kopule divertoru v měřítku 1:1 v Jefremovově ústavu v Petrohradě – v jednom z hlavních dodavatelů Ruské domácí agentury ITER. Na staveništi tokamaku ITER nastoupí do prvních zkoušek integrace divertoru, kdy budou poprvé smontovány prototypy všech komponent divertoru vyrobených v Evropě, Japonsku a Rusku.

Jednotunový prototyp kopule divertoru prošel před odesláním na staveniště všemi továrními přijímacími testy v Rusku, včetně přísného testu těsnosti horkým heliem (tři opakování ohřevu na 250°C  při tlaku  4 MPa). Wolframové dlaždice vyvinuté v Rusku prokázaly tepelnou odolnost při cyklickém vysokém tepelném zatížení, typicky tisících cyklů při výkonu plazmatu 5 MW/m² a 10 MW/m².

Konstrukce divertoru

Jak se ionty a elektrony v plazmatu pohybují podél silokřivek vytvořených supravodivými magnety tokamaku, narážejí nečistoty na divertor umístěný na dně vakuové nádoby, kde se nečistoty odčerpávají a pak recyklují. Pro výkon divertoru je rozhodující přesné naklopení a tvarování dlaždic a jednotlivých monobloků.

V tokamaku je divertor součástí, která má hodně funkcí: odvádí teplo, odstraňuje odpad produkovaný fúzní reakcí, který se u divertoru hromadí, minimalizuje znečištění plazmatu a chrání okolní stěny před tepelnou a neutronovou zátěží. Divertor je pečlivě zkonstruován tak, aby vydržel velké toky tepla a částic na své povrchy namířené do plazmatu – vnitřních a vnějších vertikálních terče a kopule – a zároveň nabídl únikové kanály pro odpadový materiál.

Divertor má tvar prstence a skládá se z 54 „kazetových sestav“ – každá z nich je tvořena aktivně chlazenou strukturální páteří (tělem kazety) z austenitické oceli a slitiny mědi, s částmi namířenými k plazmatu krytými wolframovými dlaždicemi a u některých kazet také s diagnostickými systémy. Vertikální terče přímo protínají magnetické siločáry a jsou navrženy tak, aby vydržely tepelné toky až 20 MW/m². Kopule umístěná mezi dvěma divertorovými kanály může čelit tepelným tokům až 10 MW/m².

Výroba prototypu

Při výrobě prototypu kopule v plném měřítku se inženýři z Jefremova elektrofyzikálního institutu (JSC NIIEFA) museli naučit zvládnout řadu unikátních technických operací (svařování, obrábění, pájení wolframových dlaždic) při plném respektování extrémně přísných rozměrových tolerancí a požadavků na těsnost. Dodržení tolerancí je zvláště náročné u plazmových povrchů „vidících“ plazma a na spodní straně součásti, kde bude kopule připevněna k divertorové kazetě.

První zkušební  montáž

Prototyp kopule dorazil na staveniště ITER v prosinci 2021. Dalším kvalifikačním krokem bude vytvoření celé první sestavy divertoru spojením prototypu kopule a prototypů vnitřních (vyrábí je Evropská domácí agentura, Fusion for Energy F4E) a vnějších vertikálních terčů (vyrábí ITER Japonsko) na plnohodnotný prototyp celé jedné divertorové kazety (zodpovídá Fusion for Energy).

Podle plánu montáže se očekává, že 58 divertorových kopulových jednotek bude na místě v letech 2023 až 2027. Přitom s prvním plazmatem se počítá již v prosinci 2025.

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Data z mizejícího ledovce

Bolívijský ledovec Huayna Potosí se každým rokem zmenšuje a ustupuje do svahu. Ve výšce 5 100 metrů nad mořem je vzduch kolem něho řídký.

Druhý pokus na ITERu na výbornou

Transport sektorového modulu #7 vakuové nádoby do montážní jámy tokamaku ITER ve čtvrtek 10. dubna 2025 představoval ne „dva v jednom“, nýbrž „mnoho věcí v jednom“.

Malé a velké reaktory

Mezinárodní agentura pro atomovou energii ve Vídni předpovídá, že do roku 2050 se instalovaná kapacita jaderných reaktorů na světě zdvojnásobí – z 371 GW(e) v roce 2022 na 890 GW(e) do roku 2050.

Malinké želvušky přežijí i ve vesmíru

Droboučký živočich, želvuška (tardigrada) může přežít nehostinný chlad i smrtící ionizující záření ve vesmíru. Všudypřítomná mikroskopická zvířátka, ...

Kvantové počítače budou splněným snem hackerů

Můžeme zastavit hackery, kteří loví vše od vojenských tajemství po bankovní informace? Až se kvantové počítače stanou samozřejmostí, současné kryptografické systémy zastarají.

Nejnovější video

Stellarátory - budoucnost energetiky?

Zjímavý průřez historií jaderné fúze a propagace jednoho ze směrů výzkumu - stellarátorů. množstvím animací i reálných záběrů podává srovnání se současnými tokamaky.

close
detail