Svary dlouhé 35 metrů

Ve středu 25. června 2025 svěřil ITER jeden z nejdůležitějších úkolů v oblasti montáže tokamaku společnosti Westinghouse Electric Company. Pro americkou firmu, známou desítky let svými návrhy a výstavbami jaderných štěpných zařízení, to bude klíčová příležitost, jak přenést své prvotřídní schopnosti a odborné znalosti do konstrukce fúzních elektráren. Společnost Westinghouse se také již stala součástí konsorcia, které vyrábí sektory vakuové komory vyrobené v Evropě. 

Není to jednoduchý krok. Vakuová nádoba je velmi důležitá, ne-li nejdůležitější součást každého tokamaku včetně ITER: hermeticky uzavřená dvoustěnná ocelová nádoba, která bude obsahovat fúzní plazma. Devět sektorů vakuové nádoby, z nichž každý tvoří 40 stupňů komory ve tvaru pneumatiky, vyrábí Korea a Evropa. Dva již byly instalovány v jámě tokamaku. Jakmile budou všechny sektory na místě, Westinghouse zahájí nejjemnější a nejintenzivnější fázi montáže reaktoru ITER: současné svařování devíti sektorů do jednoho kruhového torusu.

Tokamak ITER poskytne fyzikům zabývajícím se fúzí bezprecedentní experimentální platformu. Vnitřní objem vakuové nádoby bude přibližně 1 400 m³, což umožní dosáhnout objemu plazmatu v jejím středu přibližně 840 m³. S průměrem 19,4 metru, výškou 11,4 metru a s instalovaným krytem a divertorem s celkovou hmotností 8 500 tun (pro srovnání, to je více než polovina hmotnosti Brooklynského mostu!) bude šestkrát větší než kterýkoli předchozí tokamak a dosáhne tak průmyslového měřítka. Měl by být prvním tokamakem, který uvolní větší výkon termojadernou fúzí, než bude jeho elektrický příkon.

Riziko deformací

Sestavení této pozoruhodné fúzní komory bude vyžadovat mimořádný technický a řemeslný kumšt. Svařování způsobuje deformace; svařování v tomto měřítku a objemu bude vyžadovat mimořádnou strategii a preciznost provedení, aby deformace byla pod kontrolou a dosáhlo se dokonalého výsledku.

Původní plán ITER byl nejprve svařit sektory k sobě ve skupinách po třech a poté svařit tři triplexy dohromady. Později byl tento přístup odmítnut s ohledem na rizika vzniku nepředvídatelných a nekontrolovatelných deformací. Místo toho bude nová strategie svařování zahájena až poté, co budou všechny sektory na svém místě a pevně k sobě sevřeny. Tento přístup zajistí lepší kontrolu a rovnoměrnější rozložení deformace po celé vakuové nádobě, čímž se dosáhne geometricky pravidelné plazmové komory, která bude nezbytná pro správný provoz tokamaku.

První fází bude svařování vnější stěny vakuové nádoby

S klínovými spojovacími deskami umístěnými v každém spoji pole bude každý svar mít tloušťku přibližně 60 milimetrů a délku 35 metrů. Pro každý svařovací krok budou tři skupiny – každá složená ze čtyř robotických svářečů – pracovat současně na specifických částech tří spojů, které budou navzájem pootočeny o 120 stupňů. Jakmile bude dokončena požadovaná dávka svarů, svařovací proces se posune o 40 stupňů na tři sousední spoje a poté nakonec na zbývající tři spoje, čímž se kruh uzavře. Proces poté začne znovu na počáteční sadě spojů, tentokrát se zaměřením na jinou část spojů. Tento postupný proces bude pokračovat, dokud nebude dokončeno kompletní svařování. Jakmile je vnější stěna plně svařena, celá operace se přesune dovnitř do komory, aby se proces svařování opakoval na vnitřní stěně vakuové nádoby. Celkem bude použito více než 10 tun přídavného materiálu.

30 měsíců svařování

Provoz bude zahájen v roce 2027 montáží a přípravou veškerého potřebného zařízení. Po zahájení bude svařovací proces probíhat 24 hodin denně, ve třech směnách, 6 dní v týdnu, s přestávkami pouze pro radiografické a ultrazvukové testy pro potvrzení kvality a přesnosti svarů. Od zahájení svařovacích operací bude po dobu 30 měsíců zapojeno přibližně 60 odborníků společnosti Westinghouse v jedné směně, celkem 180 svářečů.

Alessandro Bonito-Oliva, který vede dodávky tokamaku ITER, poznamenal k herkulovské povaze svařovacího projektu: „I v ITER, kde jsme zvyklí na jedinečné činnosti, bude toto svařování vakuové nádoby zcela unikátní. Udržet takovou úroveň intenzity, na požadované úrovni kvality a přesnosti bude výzvou. Abychom byli na tuto výzvu připraveni, probíhá v současné době intenzivní program výzkumu, vývoje a kvalifikace. Cílem je být u zahájení procesu svařování s plně kvalifikovaným vybavením, procesy a personálem.“