2018年のITERプロジェクト

プロジェクト

ITER International Experimental Thermonuclear Reactor（ プロジェクトについて）のこの1年は、外部の観測者にとっては、おそらく建設のすべての年（2009年以降）で最も穏やかな年の1つになりました。 個人的には、2018年9月にITERサイトを訪れたことで今年がマークされたため、この年次報告書は個人的な印象や写真で薄められます。



3年前、プロジェクトは正式にディレクターを変更しました-元気なフランス人バーナードビゴになりました。 ITERが治世の初めにあった困難な状況（スケジュールとコストオーバーランの増大する大きな遅れが閉鎖の問題を引き起こした）に気づいて、Bigotは「包括的な建設計画」の作成を含むいくつかの重要な管理決定を行いました。 ご存じのように、この規模のスケジュールは作成/更新時にのみ正確に観察され、過去2年間、新しいスケジュールでさえ100％遵守していないと言えます。 しかし、状況は明らかに2009年から2015年の期間よりも良好であり、特に原子炉の組立計画を「統合」するオプションがあるため、今日の遅れは6〜9か月です。 このようなプロジェクトにとって、1年以内の価値はそれほど重要ではありません。主に問題は、ラグのダイナミクスがさらにどうなるかということです。

残念ながら、それは私には思える-ラグが増加します。 残っている問題の1つは、プログラムの彼らの部分に対するアメリカ人の資金不足です 。 この不足資金の規模は2018年に半減しましたが、それは依然として残っており、米国が支払う重要な機器の供給の中断を意味します。 したがって、たとえば、真空チャンバとダイバータの水冷システムは、お金と時間を節約するために、最終的に米国から欧州連合への開発と生産に移されました。 しかし、明らかに、このシステムの条件は依然として変わります。

アメリカの資金調達の状況は一般的な問題をよく反映しています-超国家プロジェクトでは、国家の野望はプロジェクトに関与する特定の人々の野望と衝突し、開発エンジニアの仕事を複雑にします（すでに技術的に非常に困難です）。

この「社会的」瞬間を終えて、人類は、それが進むほど、大規模な国際プロジェクトに遭遇し、それらを実行することを学ぶことに注意したいだけです。 したがって、ITERのネガティブな経験と、このネガティブを克服できるソリューションは、それ自体で価値があります。 たとえば、人類がCO2排出の「緊急」削減を真剣に考えている場合、「社会的」な経験を持つITERは、エネルギーよりもここで役立つ可能性があります。

ただし、プロジェクトに戻ります。 2018年は、それ自体、概して前進していました。多くの新しい核融合装置が作成され、重要なスタンドが建設され、重要な科学的結果が得られました。 2019年には、マークは「完成した建設工事の70％」になると予想されています。 詳細に飛び込みましょう。

設備の建設と設置

• 2018年の主なニュース-ローンチミニマムの構築はほぼ完了しました。 昨年私が新しい完成した建物について書いた場合、2018年には完成せず、完成しませんでした。 ただし、複雑な管理棟、磁気エネルギー放出抵抗器を備えた建物、2組の非常用ディーゼル発電機など、最大4つの施設に先立って、完全な建設サイクルがまだあります。

• 2018年、最も複雑な構造-トカマクの複雑な建物は数十メートル成長し、コンクリート構造の頂上にほぼ達しましたが、その上にはまだ金属構造から建てられる屋根があります。 正式には、建設業者はコンクリートを完成させ、屋根を立て、予備組立棟と原子炉シャフトの間の中間壁を解体し、最終的に原子炉の組立を開始するのに約1年を要します。

2018年の本館の建設の進捗状況-青線と赤線の間。 少し残った。



完成から1週間後の2018年9月の原子炉の具体的な支持リングの様子 写真はスケール感をまったく伝えていませんが、私が撮影した短いビデオからよく理解できます

• ただし、建設が終了する前でも、この建物の下層階は完成しており、B2階にはすでに多数のパイプライン、ケーブルトレイ、サポート、機器を設置する準備ができています。

診断棟B74の下層階B2は、機器の設置準備ができています

• 2018年、トカマクの建物は取り外し不可能な要素で飽和し続けました-特に、トカマク水冷システムの5つの巨大な排水タンクとポロイダル磁石4号の超伝導フィーダー（電気と油圧通信を備えた真空管）が落ちました。

磁気フィーダーセグメント



トカマク水冷システムの排水タンクと復水器。 写真では分かりませんが、これらは高さ10メートル、直径約5メートルの印象的な容器です。

• 組立前の建物では、原子炉セクターのセクターの組立スタンドの設置が継続されています。これは当初の計画よりもはるかに遅いです。 確かに、これらのスタンドは単純なデバイスではありません-それらのタスクは、リアクターセグメントの3つの300トン以上の要素を単一のユニットに接続することです。 トロイダル磁石の6軸位置決めを備えたプラットフォーム。 しかし、長い騒ぎは、ITERアセンブリの設計ではすべてが意図したほど良くないという悲しい考えを呼び起こします。

最初の組み立てスタンドでの作業は1年以上続いています。

• 2018年、ITERクライオコンプレックスは、すべての大型機器 （吸収窒素発生器、ガスタンク、極低温タンク、低温活性化カラムなど）の壮大な設置を経て、建物内の目立たないがそれほど重要ではない機器（コンプレッサー、ターボエキスパンダー、熱交換器、窒素およびヘリウム精製システム）を通過しました。 しかし、秋までに、建物内の活動は劇的に減少しました。 問題は、建物の換気および空調サブシステムが現在再設計中であるという事実によるものです。つまり、多くの作業を実施することは不可能です。

125立方メートルの液体ヘリウム用タンクは、クライオコンバインの大型機器の最後の要素の1つです。


6メガワット熱交換器窒素コンプレッサー


これは、2.5メガワットの容量を持つ18個のヘリウム圧縮機の1つです。 よく見ると、電動モーターがドッキングされていないことがわかります。 ファイナル
インストールは、すべてのパイプラインの完了後に行われます。

• プロジェクトの枠組みの小さな、しかし興味深いポイントである生物保護ドアの設置が始まりました。原子炉へのアクセスセルを閉じ、残りの中性子とガンマ線を消す巨大な100トンの構造物です。

• 2018年には悪くない、電気技師は進んだ。 一定負荷用の配電用変電所の建設が開始されました。これにより、110メガワットの恒久的に動作するデバイス（ポンプ、ファン、低電圧セクションなど）が提供されます。

建物の角は一定の負荷の変電所です。 このスキームは、4つの変圧器を介した接続と、22キロボルトの電圧でのエネルギー分配を提供します。 キャビネットの鈍い列の内部、そして驚くほどよく-制御システムの試運転

• 地下ギャラリーの追加システムの構築は、サイトで継続されています-電源および機器冷却ネットワークのプロジェクトの次の処理の結果です。 2019年にこの活動は終了し、サイトは次第に美しくなります（ただし、私の意見では、建物の建築はすでに素晴らしいです）。

• 2018年の除熱システム（1,150メガワットの容量）は、建設部分で完成しました-少なくとも6か月遅れていますが、2020年にはおそらく開始されます。

春の放熱システムの構築のパノラマと、ここに設置されるモデル。 システム全体は、20のファン冷却塔、冷水と温水用の2つの埋設バッファプール、および30を超える強力なポンプと熱交換器で構成されています。


年末も同じです。 冷却塔はすでに組み立てられていますが、パイプと機器の組み立てはまだ始まっていません。

機器製造

• 2020年にトカマクの組み立てを開始する最初の要素は、原子炉シャフトの底部にあるサポートリング上に置かれたクライオスタットのベースです。 このリングの上に立って、部品の直径30メートルは、これが機械製造製品であるという感覚を完全に消していることに注目できます。 2019年には、クライオスタットのベースは基本的な形状で完成するはずですが、センサーマウント、熱シールド、ケーブルなどの小さな要素の溶接は私には思えます。 2020年の第1四半期に原子炉の組み立てを開始することはできません。 ただし、他の多くの問題がこの日付のシフトを競います。

現時点では、ベースの底部とサポートリングの準備ができており、高さ5メートルの中間シェルの展示と溶接が行われています


私のショットフレームは、リングの2つのセグメントを溶接しています。 ここで、厚さは200 mmに達します。 真空チャンバーとトロイダルリング（実際には、反応器全体の重量は約15,000トン）のサポートがこのリングの上にあります。 このリングには、ボルトを固定するためのかなり大きな穴がまだ開けられていません。これは、ベース全体を溶接し、ジオメトリを調整した後に行うことができます。

• 2018年のベースとの次のスリップウェイでは、クライオスタットの2番目の「詳細」である下部シリンダーが下から組み立てられました。 一般に、この瞬間は楽しいもので、溶接には約1.5年かかり、期限に間に合いました。

繰り返しますが、写真はこれらの詳細のスケールを伝えることができません。 サイズに関する活発で予備的な知識があっても、これはエンジニアリング製品ではないようです。

• ITER超伝導磁石の生産における目覚ましい進歩は続いています。人類の歴史の中で最も野心的な磁石を繰り返すことに飽きることはありません。 2017年が最初の巻線パッケージ（つまり、超電導部品）とトロイダル磁場の磁石の最初の電力ハウジングの準備で終了した場合、今年の終わりまでに、パッケージの低温テストとハウジングへのトロイダル磁場コイルの組み立てが行われました。

トロイダル磁石のセミケース。



2019年、この複合ケースでは、すべてのクロージャーを溶接し、バッグとケースの間のスペースをエポキシ樹脂で満たし、ケースの最終サイズに機械加工を行い、最終テストを実施する必要があります-2019年の終わりに、最初の（18個のうち）TFコイルが設置場所に行きますそれは大勝利になります。

• 同時に、ポロイダル磁場のやや弱くてシンプルな（しかし、サイズも壮大な）コイルの生産が継続されます-中国のPF6（すべてのビスケットが準備されています、つまり、組み立てられたモジュール、構造全体が組み立てられています）、PF5 （8ビスケットのうち6ビスケットはすでに傷ついています）、 ロシアのPF1 。

実験用ビスケットの切断された最初の部分で作られた将来のPF5超伝導コイルの1/8のモデルは、アセンブリ全体の絶縁体に含浸させるために、真空放電チャンバの背景に対して切断されました。 右側には、1年以上後に行われる将来のコイルをテストするためのクライオスタンドがあります。

• 米国では、世界最大の磁石の作成が続けられています。1000トンの中央 ITER ソレノイドは、6つのモジュールで構成されます。 2018年、生産の最後の技術ステーション（冷凍スタンド、動作電流に耐える気密性と能力をテストする場所）の作成と調整が完了し、銅モデルがテストされました。その後、すべての生産が正しく行われたことを確認しました。 すでに2019年に、最初のモジュールはチェーン全体を通過し、6つのうち5つがすでに生産されています。

中央ソレノイドモジュールの切断レイアウト。 非常に剛性の高いスチールジャケット内の最大電流55キロアンペアの超伝導ケーブルの400ターン以上は、グラスファイバー電気絶縁によって分離されており、故障なしで最大15キロボルトに耐える必要があります。

• ITER磁気システムには、直径5メートル以上、断面が350x350 mmの6つのグラスファイバーリングのヘビーデューティーパワーエレメントがあり、反発ポンド運動力に対して磁気システムに必要な剛性を提供します。 2018年にリングをテストするために、36,000トンの破裂力を生み出すことができるスタンドが建設されました。

• 2018年に、ヨーロッパは世界最大のクライオソープションポンプのプロトタイプの作成を完了しました。これは、トロイダルチャンバー内の動作真空の維持を保証する真空ポンプです。 トカマクの主要な要素の1つを提供するための契約が締結されました。

実験室での低温吸着ポンプのテスト。 デバイスの重量は8トン、長さ4メートル、直径-1700 mmです。

• また、ヨーロッパ（ITER装置のほぼ半分の作成を担当）では、2018年に、 ダイバータカセットのプロトタイプとダイバータプラズマターゲットの1つが製造されました。 ダイバータは、「熱核灰」-プラズマが壁からつかむ過剰なヘリウムと不純物-を絶えず洗浄するために、プラズマを排出する役割を担っていることを思い出させてください。

ダイバータカセットハウジング。 内部では、このものは水で冷却され（中空です）、その上に、プラズマを到達させるための3つのターゲットが取り付けられ、タングステンのブロックから集められ、内部に冷却チューブが置かれます。 合計で、ダイバータは54個のそのようなカセットで構成されます。



CepheusスタンドのサンクトペテルブルクNIIEFAでの熱試験中にヨーロッパで作成された3つのタングステンプラズマターゲットの1つ。


ダイバータ表面のタングステンブロック

• 2018年の重要な傾向は、ITERの多くの小さな要素の生産の開発であったようです-主にセンサー：磁場、電流、温度、液体ヘリウムの流れを測定します。

この写真では-真空チャンバー内の過酷な条件（放射、200 Cまでの温度、真空）に設置するために設計された磁場センサー。

• 2018年、中国は最初の磁石サポートを製造しました。これらは単なる大型の複雑なステンレス鋼製品であるという事実に加えて、積極的に冷却されており、一般にかなり重要な金属加工が必要です。 さらに、中国は、磁場の均一性を改善し、プラズマ熱損失を減らすために必要な、18の1つである最初の修正超伝導磁石の作成を完了しています。

補正マグネットは、その電源ハウジングに下げられます


上記で組み立てられたトロイダルコイルのサポート。 動作中、このサポートの上部は約30 Kに冷却され、下部はほぼ室温になります。

• 韓国もこのプロジェクトで金属加工に従事しており、2018年に真空チャンバーの最初のセクターを完成させることができませんでした。これは、重量が300+トンの非常に複雑な製品で、壁が20〜60 mmの二重壁二重曲率容器です。 現時点では、真空チャンバーの製造は明らかに「クリティカルパス」にあります。 プロジェクトのタイミングを決定します。

積極的に冷却された熱シールドは、高温の真空チャンバーと低温の超伝導マグネットを分離します。 真空と、ヘリウムによる〜90 Kまでの積極的な冷却のおかげで、磁石の熱負荷が〜100倍減少します。 写真では-韓国で収集されたスクリーンの最初のセクター。


しかし、将来の真空チャンバーのヨーロッパの小さな部分（これは、トーラスの中央の穴の周りの内部シリンダーを形成する壁の一部であり、9つのセグメントの1つです）

• 一方、ロシアでは2018年に、45キロアンペアと8キロボルトの最もクールな高速電流スイッチのテストが正常にテストされました-トカマクを開始するために必要な磁場ジャンプを作成するために必要です。 今後数年間で、ITERサイトにインストールするために、これらのブロックを数十個サイトに配置する必要があります。

• さらに、彼らはジャイロトロンの生産とテストを続けています。メガワットの電波管のうち、8本はロシアが供給し、トカマクでのプラズマの破壊と加熱を保証します。 高周波加熱の両方のシステムが高電圧の強力な直流電流源を必要とすることは興味深いことです。たとえば、2018年に成功しました。たとえば、ヨーロッパではジャイロトロンのソースのセットが正常にテストされました。

• 最後に、ブラックのニュートラルビームテストラボラトリー（ NBTF ）に関するニュース...ええと、イタリアの都市パドバで。 30メガワット以上の出力を持つ中性重陽子ビームは、プラズマ加熱の最も重要なサブシステムであり、最もハイテクなノードの1つです。 今年、SPIDERスタンドがNBTF研究所で稼働し、必要なジオメトリの電流が最大40アンペア（これは現在の記録の約4倍）の長期マイナスイオンビームの開発を開始する必要があります。

スパイダースタンド-マイナスイオン源が取り付けられている近端にある真空バレル。 この側からは、基本的にあらゆる種類の電気通信および油圧通信が見えます。


裏面には、マイナスイオンの光線が電気的に引き出される小さな穴が見えます。

• 次のさらに大きなMITICAスタンドは同じ建物に建設されており、ビームが作成されるだけでなく、静電気で1 MeVに加速され、中和され、残留イオンが除去されます。 ITER。 特に、2018年に、彼らは加速器システム用のメガボルト電源の建設に大きな進歩を遂げ、MITICAの内部腸を注文しました。

MITICA加速器システムの要素は、右側がマイナスイオンの複雑な無線周波数源であり、左側が概念的にシンプルですが、製造が困難な地獄の加速グリッドであり、それぞれが前のグリッドから200キロボルトの電位で分離されています。


-1メガボルトの電位で動作するMITICA高電圧負イオン源プラットフォーム。

おわりに

絶えず現れる問題、ITERフレームワーク内での用語のずれは、もちろんわずかな失望と疑念を引き起こしますが、私には思えますが、これはあらゆる大規模プロジェクトのカルマであり、多くの分野で同時に記録破りです。 主なことは、プロジェクトが前進しており、ほとんどの機器について順調に進んでおり、時間通りに適切なパラメータでそれを実現していることです。 ITERサイトでの作業計画と機器の設置に関する新たな困難がなくなり、2025年12月の最初のプラズマの日付があまりにもイライラしないことを願っています。 まあ、私はプロジェクトについて話し続け、特に、サイトへの旅行に関する詳細なレポートをすぐに書くつもりです。