Navíjení cívky

Na staveništi ITER, největšího tokamaku na světě, honosně zvaného „Slunce na Zemi“, se pořád něco děje. Aby ne - podle plánů by už za dva roky měl zahřát své první plazma na cestě za fúzní energií. Nyní právě jde o cívky. Hned za cívkou centrálního solenoidu (primárního vinutí „transformátoru“ (k němuž lze v principu tokamak přirovnat), za gigantickými cívkami toroidáního pole (18 kusů) je právě nyní v centru pozornosti šest cívek pole poloidálního, které budou online hlídat polohu budoucího plazmového provazce, aby se nedotkl stěn vakuové komory. Tyto cívky,  jako obruče obepínající sud, obepínají „tělo“ tokamakového reaktoru.  Některé cívky jsou malé -  PF1 a PF6, některé větší - PF2 a PF5, a největší jsou 24 metroví obři PF3 a PF4. Jejich vinutí se musí navíjet na staveništi, neboť jsou tak velké, že by byly nepřepravitelné. Cívky PF2 a PF5 jsou již navinuty a zkompletovány, a cívky PF3 a PF4 se dokončí v nejbližších letech. Navíjecí zařízení již není třeba a uvolnilo místo v hale pro další úkoly.

Není mi známo, že by někdy někdo a někde navíjel supravodivou cívku o průměru 24 metrů. Funkční bude při teplotě 4 kelvinů (–269 °C).) Nejtěžší cívka s největším průměrem již zmíněných 24 metrů má 400 tun. Celková energie magnetického pole cívek poloidálního pole indukce 6 T je 4 GJ. Rekordmany byly dosud supravodivé cívky v Cernu, ale kde jsou ty časy!

Montáž montážního zařízení

V listopadu 2015 začali pracovníci evropského dodavatele Sea Alp Engineering, italské společnosti se sídlem v Turíně, instalovat velkou kruhovou konstrukci na jižním konci místního zařízení pro navíjení poloidálních cívek. Budova pro navíjení má rozměry 257 m × 45 m a byla první zkolaudovanou na staveništi ITER. Jak ubíhaly týdny a měsíce, byly přidávány další nástroje s funkcemi, pro laiky docela záhadnými: robustní věžovitá zařízení, něco, co vypadalo jako obří dávkovač toaletního papíru, chodníky, portály, ocelové válce a elektrické skříně. Celkově vzato, cca 350 tun zařízení pro evropskou „stanici na navíjení cívek“.

Nástroje a strojní zařízení navíjecí stanice, demontované v průběhu měsíce srpna, nyní čekají na odsun z budovy a případně na začátek nového života v novém prostředí. Zatím není známo kde.

Navíjení cívek

Za posledních sedm let tato jedinečná kombinace nástrojů a strojů splnila své poslání – přeměnila více než 50 kilometrů opláštěných niobo-titanových kabelů dodaných Čínou na 30 dvojitých „palačinek“, (pankakes – speciální plochý tvar vinutí) požadovaných pro čtyři velké kruhové cívky poloidálního pole. Cívky se vyráběly přímo na místě stavby reaktoru ITER, byly totiž tak obrovské, že vylučovaly přepravu ze vzdáleného místa navinutí do místa instalace.

Během navíjecí fáze výroby byl vodič z cívky odvinut a narovnán, posléze očištěn a pískován, aby byl jeho povrch připraven přijmout několik vrstev izolační pásky ze skelných vláken. Poté, jak se navíjecí stůl pomalu otáčel, byl vodič navinut na dvouvrstvé „placky/palačinky“ v přesných rozměrech požadovaných pro danou cívku – buď o průměru 17 m nebo 24 m. Tyto dvojité „placky“ se poté přesunuly po lince do dalších výrobních stanic zařízení na navíjení cívek poloidálního pole.

Výroba čtyř největších cívek poloidálního pole ITER na místě staveniště je výsledkem odborných znalostí 14 různých společností nebo subjektů. Během posledních sedmi let se na tomto jedinečném průmyslovém dobrodružství podílelo více než 300 inženýrů, techniků a operátorů.

Dnes opustily zařízení dvě dokončené cívky (PF5 a PF2, o průměru 17 m) a dvě další (PF3 a PF4, o průměru 24 m) jsou ve finální fázi výroby na druhém konci budovy. Předpokládané datum dokončení je v polovině roku 2023 (PF4) a v polovině roku 2024 (PF3). Navíjecí stanice již není potřeba.

Kresba umístění šesti cívek poloidálního pole na tokamaku ITER (Kredit: ITER Organization, http://www.iter.org/)

Demontáž navíjecího zařízení

Demontáž navíjecího zařízení začala začátkem srpna a trvala po celý měsíc. Tam, kde kdysi stál stůl a jeho strojní zařízení, nyní čekají jednotlivé komponenty na vystěhování z budovy a případně na začátek nového života v novém, zatím neznámém, prostředí. Dne 28. července 2022 zveřejnil Úřední věstník Evropské unie „předběžné informační oznámení“ o prodeji těchto vysoce hodnotných aktiv. V obrovském čistém prostoru, který byl vyprázdněn, bude organizace ITER instalovat nový druh stanice: zkušební stojany se třemi porty pro testování ocelových zástrček, které utěsní každý otvor portu tokamaku, před jejich instalací do tokamaku.

Zkušenosti

Kromě úspěchů spojených s výrobou komponent takové velikosti a složitosti, jaké nebyly dosud dosaženy, spočívá úspěch tohoto impozantního průmyslového dobrodružství v úzké koordinaci dodavatelů a ostré křivce učení, která v průběhu let značně zkrátila dobu výroby. Ve složitém procesu výroby cívek krok za krokem byla činnost navíjecího stolu pouze začátkem. Po navinutí byly dvojité placky jednotlivě impregnovány pryskyřicí, poté byly poskládány a propojeny (každá cívka obsahuje 6 až 8 dvojitých palačinek) a kompletní sestava byla impregnována pryskyřicí. Nakonec se před přípravou k instalaci nebo ke skladování za studena otestovaly. Výroba první cívky (PF5) trvala čtyři roky (2017-2021). Díky získaným zkušenostem, jak technickým, tak organizačním, se proces při výrobě sourozence PF2 zkrátil o více než 12 měsíců.