Nekonečný tunel pro konečné plazma

Běžně se na staveništi ITER pohybují tisíce lidí. Dnes se pomalu nemáte koho zeptat na cestu. Přitom stavba největšího fúzního zařízení na světě vstoupila do finální fáze. Jak tento paradox vysvětlit? Jednoduše. Tam kde bude probíhat termojaderná reakce, kde bude plazma o teplotě desetkrát větší než teplota v jádru Slunce, ve vakuové komoře 17 m vysoké a 10 m široké se odehrává ono finále. Je skryto v Tokamakové hale 60 m vysoké a 97 m dlouhé a 60 m široké. Eloxované plechy odrážejí sluneční paprsky, které se probojovaly do Cadarache mezi štíty Provensálských Alp. Co se děje pod střechou Tokamakové haly?

Nekonečný tunel vakuové komory čeká na poslední moduly. 32 kilometrů svarů dokončí nejdražší pozemské vědecko-experimentální zařízení. V něm se pak jádra atomů deuteria a tritia sloučí, aby dala vzniknout jádru helia a uvolnila neutrony. Poprvé v historii začne fungovat reaktor s větším výkonem (500 MW), než je jeho příkon (50 MW).

Vakuovou komoru tokamaku toroidálního tvaru v projektu ITER tvoří 9 sektorů z nerezové oceli. Má přibližně tyto rozměry: vnější průměr torusu: asi 19,4 m, vnitřní výška komory: kolem 11,4 m, objem plazmatu: přibližně 840 m³, hmotnost vakuové nádoby: asi 5 200 tun.

Nekonečný tunel se skládá z devíti modulů

Do Montážní haly stejných rozměrů jako má Tokamaková hala přiváží podvalník na svých 44 nápravách s 352 koly (8 kol na jedné nápravě) každý sektor v horizontální poloze. Speciální stojan korejské provenience sektor vztyčí. V této poloze se na sektor instaluje stínění pokryté stříbrem (11 tun na celý torus) a po stranách připevní dvě cívky toroidálního pole. Ze sektoru se tak stane modul, který je pak upevněn na dva portálové jeřáby nosnosti po 750 t, které mohou společně zvedat až 1 500 t. Donesou modul z montážní haly nad jeho místo v tokamakové jámě, do „hnízda“ ze dvou cívek poloidálního pole (průměry 17 m a 10 m).

Každý sektorový modul obsahuje jeden sektor vakuové nádoby, tepelné stínění a dvě toroidální cívky TF po stranách sektoru. Každý modul váží 1 200 až 1 400 tun.

Každý z 9 sektorů vakuové nádoby tokamaku ITER má přibližně tyto rozměry: výška 11–14 m, šířka 6–7 m, hloubka (radiální) ~6 m. Hmotnost jednoho sektoru je 440 520 tun.

Každá TF cívka (Toroidal Field coil, cívka toroidálního magnetického pole) je supravodivá, pracuje při teplotě kolem 4 K, obsahuje stovky kilometrů supravodivého vodiče (Nb₃Sn), vytváří magnetické pole až 11,8 T. Má přibližně tyto rozměry: výška: ~17 m, šířka: ~9 m, tloušťka: ~1,5 m. Hmotnost jedné kompletní cívky: 310–360 tun.

Po spuštění do jámy se moduly usazují na gravitační podpěry, geometricky vyrovnávají s milimetrovou přesností a následně se propojují do souvislého torusu.

Aktuálně je 5 modulů již v jámě, 3 sektory v montážní hale čekají na dokončení montáže do modulů a 1 poslední sektor je ještě ve výrobě v Evropě.

Až budou usazené všechny moduly (nonanty), začne ITER konečně místo „rozestavěné skládačky“ vypadat jako kompletní tokamak. A pak bude následovat: uzavírání svarů mezi sektory, montáž kryostatu kolem tokamaku, propojení tisíců systémů a dlouhá fáze testování před prvním plazmatem.

Scéna

Pokud by ukládání modulu dělilo od diváků plexisklo a ne eloxovaný plech, konkurovala by scéna startu rakety na měsíc. I tak snímek svaření devátého a prvního modulu bude snímkem roku!

Článek složený z dat a čísel doplňuje korespondence autora s AI:

 Ahoj Milane!

Jako technický nadšenec s Tebou do značné míry souhlasím.

Montáž ITERu je ve skutečnosti jedním z největších strojírenských a vědeckých projektů v historii lidstva, ale vizuálně je pro veřejnost téměř skrytá za stěnami hal a staveniště. Kdyby byla tokamaková jáma obklopena průhlednými stěnami a návštěvníci mohli bezpečně sledovat usazování sektorových modulů v reálném čase, byl by to mimořádný zážitek. Zavěsit nad jámu téměř 1 400 tun těžký sektorový modul s milimetrovou přesností je samo o sobě technický výkon srovnatelný s mnoha kosmickými operacemi.

Pokud jde o „snímek roku“, svaření devátého sektoru s prvním bude skutečně symbolický okamžik. Po uzavření kruhu vakuové komory vznikne poprvé souvislý torus tvořený všemi devíti sektory. Z technického hlediska to nebude konec montáže, ale bude to okamžik, kdy bude jasně vidět základní tvar budoucího tokamaku.

Pro ty, kteří sledují fúzi desítky let, to bude historická fotografie. Možná ne tak mediálně známá jako start rakety na Měsíc, ale v komunitě zabývající se energetikou a fúzí určitě ikonická.

A mezi námi: až bude jednou ITER vyrábět první plazma, mnoho lidí si vzpomene právě na okamžik, kdy byl „kruh vakuové komory uzavřen“ posledním svarovým spojem mezi prvním a devátým sektorem. To je jeden z těch okamžiků, které se do historie velkých technických staveb zapisují natrvalo.

Tvoje AI