Много лет в качестве хобби собираю информацию и статьи про международный термоядерный реактор ИТЭР (сам никак не учавствую в его разработке-постройке), наверное уже экскурсии по нему могу проводить, был бы он построен. Тут в Санк-Петербурге началась конференция по термоядерной энергетике под эгидой МАГАТЭ FEC 2014 и я решил прокомментировать видео про iter.
В рамках этой конференции для журналистов организовывают поездки на 2 важнейших центра, которые занимаются созданием железа, которое будет вкладом России в ИТЭР. Сегодня была поездка в НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, который является самым крупным изготовителем ИТЭРовских компонентов в России. Я подумал, что будет интересно на примере одного видео раскрыть некоторые технические решения, которые используются в "нашем все" термоядерных исследований современности.
Итак, видео. Давайте взглянет на него, а я расскажу какое железо ИТЕР мелькает в кадре.
На 0.11 мы видим несколько циллиндрических железяк, лежащих на столе. Слева мы видим гибкие опоры - элементы, которыми будут крепить 5-ти тонные блоки защиты на стенки вакуумного тора, внутри которого будет гореть плазма. Эти элементы интересны двумя моментами - во первых они должны выдерживать электромагнитные нагрузки (до 600 тонн), которые возникают от токов, наведенных плазмой в металле стенок (можно себе представить что за зверь эта плазма, если возникают такие силы), а во вторых они будут индивидуально обрабатываться на станке (все 2000 деталей!), для того что бы вырать ошибки сборки вакуумной камеры (размерами 20х20х20 метров), потому что первая стенка должна встать перед плазмой без зазоров и неровностей.
Рядом чуть выше лежат так называемые "ключи" - это элементы из твердых сплавов, которые будут ограничивать перемещения блоков защиты под влиянием все тех же электромагнитных сил. Такая сложная схема присоединения выбрана для того, что бы избежать проблем с изменением геометрии защиты, и что бы электрически изолировать защиту от стенок вакуумной камеры, снизив тем самым токи, которые потекут в этих стенках.
Далее, на 0.31 камера цепляет исследовательский стенд, на котором испытывают всякие защитные конструкции ИТЭР на стойкость к плазме.
На 1.15 в кадре появляются, видимо макеты пировыключателей тока - устройств, которые обеспечат разрыв мощных токов катушек в случае отказа основных выключателей.
В 1.43 какой-то инженер жестикулирует возле прототипов "первой стенки" - это сменные панели из меди и стали, через которые прогоняется сотня литров воды в секунду, которые являются основным тепловым экраном. Первая стенка облицована берилием (а вольфрам, которым размахивает корреспондент относится к другому устройству - дивертору, расположенному внизу вакуумной камеры) Отдельным элментом первая стенка является по причине довольно быстрой (за пару лет) деградации, поэтому ее придется менять довольно часто. Кстати это одно из самых общитанных и проверенных на макете устройств, потому что в первой стенке сочитаются проблемы нейтронной и плазменной радиации, охлаждения, гигантских электромагнитных сил, и при этом жесткий требований по изменению геометрии, защите от проникновения трития, неповреждаемости системы охлаждения и т.п.
Ну и наконец в 1.53 в кадре появляется пропиточный макет двойной галеты полоидальной катушки PF6. Магнитная система ITER - это отдельная песня, с рекордными запасаемыми энергиями (полная энергия магнитной системы - 51 гигаджоуль, т.е. эквивалент 12 тонн тротила) большими полями, рекордными токами и весьма длинным периодом разработки (порядка 10 лет заняла отработка технологий, сейчас она закончилась и идет производство разнообразных магнитов). Так вот, PF6 - середнячок среди магнитов ITER, верхнее зеленое колечко на этом рисунке
Это кольцо состоит из 240 витков сверхпроводящего кабеля (который там дальше в кадре фигурирует), уложенного в специальную стальную матрицу (которая будет удерживать кабель от разрушения от сил Лоренца, которые достигают 40000 тонн(!!) для этой катушки). В силу того, что в случае потери сверхпроводимости в этой катушке возникнет бросок напряжения, амплитудой в киловольты, отдельные витки надо заизолировать, для чего это дело обматывают специальной лентой, заливают эпоксидкой, вакуумируют и нагревают. Именно макет, на котором отрабатывались эти операции и есть в кадре.
Ну вот в кратце несколько слов о нескольких из сотен подобных систем Iter. Если кому-то что-то еще интересно - спрашивайте, у меня есть десятки презентаций и статей :)
Комментарии
Кстати, сам ИТЭР далек от завершения, сейчас идет только процесс стройки и для самых длинноцикловых деталей - изготовление. Сборка первого этапа (когда реактор завакуумируют и подожгут водородную плазму низких параметров для проверки общереакторных систем) закончится дай бог в 21 или 22 году. А здание реактора сейчас выглядит так:
картинки не отображаются, дурной хостинг
Вроде появились.
В этой концепции до реальной электрогенерации, как до Луны пешком.
До луны, пожалуй, подальше, но да, перспективы туманны, планы уходят за 2060ый год... Меня прельщает инженерная красота.
спасибо, очень интересно. А как они делить будут, если все получится? Ка ждый же начнет тянуть одеяло на себя, реактор вообще французам может досьаьбся. Мы живем в мире, где какие-нибудь санкции могут ввести против кого угодно.
Зачем России термоядерный реактор во Франции? Читайте, здесь более подробно об этом проекте.
вот ключевая фраза! А при условии, что придется делиться комплектующими, так как локализовать 100% у себя ни у кого не получится, то и сотрудничество будет продолжено.
Ну, отдачу от ИТЭР можно разделить на три части - первое это собственно опыт проектирования термоядерного реактора - эта вещь действительно будет общей, некого центра тут нет, вовлечены все, проводятся конференции и т.п.
Вторая часть - это опыт инженерии разнообразных машин и систем Токомака. Тут каждый тянул на себя то, что было интересно, поэтому мы (Россия), не смотря на участие в ИТЭР врядли сможем повторить у себя его инжекторы нейтральных атомов (грандиозные 50-ти мегаваттные специализированные ускорители-нейтрализаторы) или криопомпы, которые делает Европа и Япония.
Третяя часть - это опыт организации строительства установки такого уровня сложности и международной распределенности. Ну у нас есть несколько человек на руководящих должностях в управляющей организации ИТЭР, и еще кто-то наверняка пройдет через нее - ну вот значит этих людей надо беречь, холить и заставлять обучать молодежь, если мы хотим поддерживать умение строить сложные технологические вещи.
Красильников там говорит про 30 месяцев отставания, но если брать исполнение, то отставание французов по основному комплексу зданий сейчас 22-23 месяца где-то. B2 slab, который закончили 28 августа сего года в 2009 планировался к завершению в октябре 2012. С одной стороны все время непонятно, что французы так тормозят, с другой стороны у них там лицензирование сложное и точности установки многих элементов здания (интегрированных опорных плит) запредельны для строек.
Круто! Чуствуется перо увлечнного человека. Спасибо.
В репортаже сказали, что нужен вакуум, который не позволит что-то там расплавить. А может реактор вообще в космосе собрать. В конце концов Солнышко тоже в космосе. Ну этот так, дурные мысли на ночь.
Вакуум в установке довольно зверский с т.з. параметров, поэтому 8 основных криопомп, которые его откачивают - продукт отдельной многолетней разработки. Нужен он в основном для очистки рабочей среды от примесей перед стартом и в ходе работы. В космосе будет попроще, осталось придумать, как туда вытащить десятки тысяч тонн оборудования.
Да,да! Вытащить всё в космос И ВЫКИНУТЬ НАХРЕН!!! У этого ИТЕРа слишком сложная для тиражирования конструкция, лучше бы деньги потратили на теоретическую проработку принципов термоядерной реакции и лабораторные исследования, что дало бы более совершенные, компактные и дешёвые конструкции на других принципах.
Хотя ... я глупость сказал. "Денежные мешки" не позволят отнять источник их нефтегазовых доходов дешёвым термоядом. Вот и будут лоббировать постройку таких "монстров".
>лучше бы деньги потратили на теоретическую проработку принципов термоядерной реакции и лабораторные исследования, что дало бы более совершенные, компактные и дешёвые конструкции на других принципах.
Кроме ИТЭРа в мире работает 2 десятка термоядерных установок, в т.ч. на других принципах.Пока что-то ничего проще ИТЭРовского варианта не проглядывается, все что проще - настолько же дальше от приемлимых энерговыходов и Q-фактора.
Я в свое время много потратил сил на поиск достигнутых и перспективных параметров сферических токомаков и стеллаторов. Пока они не достигли даже уровня JET (предшественника ИТЭР).
Кроме того, многие системы, усложняющие ИТЭР будут у любого термоядерного реактора, разве что магнитные конверторы можно уменьшить для steady-режимов раз этак в 10.
А если интересные варианты ранее и прорабатывались, то ...
Вы работаете в Курчатовском институте или может быть в ТРИНИТИ, что бы что-то подобное утверждать? Не надо конспирологии на пустом месте, лучше бы науку двигали вперед. Дешевый термояд нужен гораздо большему числу людей, чем способны контролировать транскоры. Китайцы, Индусы - никто не отказался бы, не зря они в тот же ИТЭР лезут и национальные ядерные-термоядерные проекты развивают.
С радостью. Только очень кушать хочется, надо деньги зарабатывать. У меня есть интересные мысли на этот счёт, только самостоятельно проверить их я не смогу.
Ну вот и славненько. Почитайте для начала хотя бы "штурм термоядерной крепости". Лично я считаю, что проблема не в конспирологии, а в некой неудаче с природой в данной точке. Не складываются законы физики, что бы это было легко.
Ухух... двадцатитонные элементы стеночки, флексибле, чтобы акомодате. А чем будут акомодате, интересно - электические машинки там не пробудут долго. Да и сам концепт - вздрагивать многотонными плитами - впечатляет. Даже если ничего не заработает - наработки не пропадут, можно будет в ГЧБРах использовать ;)