На юге Франции идёт строительство экспериментального термоядерного реактора (ITER), детали которого изготавливают во всех уголках мира, в том числе в США, России, Китае, ЕС, Индии, Японии и др. Установка ITER проверит возможность использования термоядерного синтеза для генерации электроэнергии.
В Евросоюзе проект ведёт организация Fusion for Energy. Среди прочего, Европа должна изготовить 10 из 18 пакетов обмотки (winding pack) сверхпроводящего магнита. Магнит будет удерживать внутри тороидального поля плазму с температурой около 150 млн ?C. Каждый из пакетов обмотки в форме буквы D имеет массу около 110 тонн, примерно как самолёт «Боинг-747». Размеры — 14 на 9 м, толщина около 1 м.
После изготовления 20 километров обмотки материал доставили на заводы компаний ASG (Италия), Iberdrola (Испания) и Elytt Energy (Испания), где происходит сборка магнитов. Обмотку нанесли на основу из нержавеющей стали — радиальные пластины производства компаний CNIM и SIMIC.
Проводник аккуратно заворачивают, изолируют и помещают в пазы пластин перед окончательным покрытием.
Сердечник катушки состоит из семи сочленённых стальных пластин, туда же добавлены трубы, по которым будет циркулировать жидкий гелий. Для сердечника закончена стыковка радиальных пластин, нанесён изолирующий слой. После изоляции под вакуумным давлением сердечник отправят в SIMIC для тестов, а по возвращении вставят в массивный корпус катушки.
Другие компоненты тороидального электромагнита выпускаются по плану. В марте выпуск радиальных пластин ускорился: уже изготовлено 45 из 70. Все компоненты для второй катушки тоже готовы к сборке.
Вот как будет выглядеть магнит в окончательном виде.
Возведение конструкций на месте строительства ITER тоже идёт полным ходом.
Комментарии (35)
SAMbI4
19.03.2016 14:48-16интересно, если оно бабахнет, что-нибудь от европы останется?
rPman
19.03.2016 15:16Термоядерный реактор даже безопаснее ядерного, если в ядерном реакторе проблема удержать температуру (давление, концентрацию) на грани, шаг влево — бум, шаг вправо — выключается, то с термоядерным реактором ученые будут плясать от радости если температура сможет повыситься побольше ;) да и объемы вещества на столько малы (сильно разряженный газ нагретый до плазмы) что энергии кот наплакал выделяется… вся конструкция реактора — система отвода тепла и удержание температуры близкой к нулю.
dfgwer
19.03.2016 15:57И 11тонн в тротиловом эквиваленте, как энергия магнитного поля.
rPman
19.03.2016 17:22+1Можно узнать, какую именно опасность представляет это поле? Деформация колец, разгерметизация, и энергия магнитного поля превращается в тепло, поглощаемое мощной системой охлаждения… бума не будет но конструкция потребует хорошей починки.
thelongrunsmoke
19.03.2016 17:48Любая плохо закреплённая, забытая деталь или отвалившаяся деталь, при таких напряжённостях магнитного поля, представляет опасность. Напомню, что камера обслуживается роботами.
rPman
19.03.2016 18:28Я спросил об опасности а не причине ее возникновения!
Худший вариант развития события — разгерметизация и выход из строя сразу нескольких магнитов (точнее системы их охлаждения)… и если учесть что вся система задизайнена на эффективный отвод тепла, проблемы это точно никакой не создаст, кроме как требования остановки экспериментов и починки, вплоть до разбора реактора.
Иначе, система просто отключается (она и так по плану после каждого импульса или серии — отключается на охлаждение). И речь идет не о высоких температурах а наоборот, близких к нулю градусах....
dead_undead
19.03.2016 21:51Которую вы сможете вытащить разве что перезамыканием силовых линий.
sim31r
20.03.2016 00:29К сожалению проще. Выход кусочка провода из состояния сверхпроводимости и вся энергия мгновенно превратится в тепло, в самом уязвимом месте реактора.
pda0
19.03.2016 15:18+2Там нечему бабахать.
choupa
19.03.2016 19:21А вы себе представляете эффект от исчезновения сверхпроводимости в такой вот например катушечке вследствие какого-нибудь косяка с охлаждением?.. Я тоже не знаю, но уверен, что рядом (а может и рядом со зданием) лучше не стоять.
pda0
19.03.2016 21:21Простите, но что значит «тоже не знаю»? Я вот знаю. Там давление 0.4 атмосферы и это только в области самого высокого давления. Не вся плазма так сжата. И объём тунеля почти в два раза больше объёма плазмы.
Halt
20.03.2016 08:33Дело не в этом. По сверхпроводникам будут гонять килоамперы. При утере сверхпроводимости, вся энергия пойдет в тепло и в лавинообразный нагрев с последующим испарением, а это фактически взрыв.
inkelyad
20.03.2016 12:18В свое время на одном форуме в подобном же обсуждении пришли в выводу, что не только в тепло. Сверхпроводимость пропадет не стразу по всей катушке. Поэтому на какой-то момент вместо катушки будем иметь колебательный контур. В который куча энергии. А колебательный контур имеет свойство излучать электромагнитные волны. Сколько излучиться — не очень понятно. Но есть мнение, что любой электротехнике в округе не очень хорошо будет. Наводки на любые проводники подходящей длины все выведут из строя.
choupa
20.03.2016 16:12Был как-то раз в зале небольшой газовой котельной. Понимаю, что это несколько иррационально, но страшно, когда понимаешь, что там уйму кипятка под давлением гоняют при температуре 150 градусов (не знаю точно). Всё это дело неистово гудит. Страшно подумать, если где-то краник сорвёт или что-то ещё приключится. Почему-то мне было боязно там стоять. А это всёго лишь какая-то вшивая котельная масштаба микрорайона, и бабахать там вроде как тоже нечему.
А в термоядерном реакторе гораздо больше вещей, с которыми может "что-то пойти не так". Ну а про радиоактивную опасность трития была даже отдельная статья на GT.
a5b
20.03.2016 16:22+1Сверхпроводимость пропадает на каком-то участке, на его сопротивлении начинает выделяться тепло, которое разогревает соседние участки и выводит их из состояния сверхпроводимости. Нагрев кипятит охладитель, превращая его в газ.
Magnet quench: "A quench is an abnormal termination ...when part of the superconducting coil enters the normal (resistive) state.… When this happens, that particular spot is subject to rapid Joule heating from the enormous current, which raises the temperature of the surrounding regions. This pushes those regions into the normal state as well, which leads to more heating in a chain reaction. The entire magnet rapidly becomes normal (this can take several seconds, depending on the size of the superconducting coil). This is accompanied by a loud bang as the energy in the magnetic field is converted to heat, and rapid boil-off of the cryogenic fluid. The abrupt decrease of current can result in kilovolt inductive voltage spikes and arcing. Permanent damage to the magnet is rare, but components can be damaged by localized heating, high voltages, or large mechanical forces. In practice, magnets usually have safety devices to stop or limit the current when the beginning of a quench is detected."
Чтобы от квенча магниты не взрывались (из-за расширения газов), ставят системы защиты. http://tnenergy.livejournal.com/1510.html "Магнитная система реактора ИТЭР превосходит все предыдущие магниты по величине запасаемой энергии — 55 гигаджоулей (12 тонн тротилового эквивалента)…, эту энергию необходимо быстро отвести от катушек и сбросить в резисторы, пока катушки не поплавились.
Резисторная сборка мощностью 2,5 гигаватта, поглощающая до 55 гигаджоулей, изготавливается в России, в НИИЭФА им. Ефремова.…
К счастью потеря сверхпроводящего состояния для таких крупных катушек не означает мгновенных пробоев и горящих разрядных арок на чудовищных энергиях по всему токамаку. Начавшись в одном из витков кабеля по какой-то несчастливой случайности, процесс будет развиваться довольно медленно в силу большой массы катушки. Тем не менее, если не сбросить энергию, последствия будут катастрофичны. Принятая скорость экстракции — 11 секунд. Последовательное включение резистора в цепь с током 68 килоампер тоже представляет собой не простую задачу"
DrSmile
20.03.2016 20:02+1Еще стоит добавить, что магниты такого уровня никогда сразу не выходят на требуемый предельный ток. Для достижения проектных показателей магниты многократно доводят до срыва сверхпроводимости, причем достигнутый ток с каждым разом чуть больше (т. н. "training quenches"). В общем, срыв сверхпроводимости в установках такого уровня — это штатное событие.
pda0
20.03.2016 16:32А давайте прикинем его мощность. Вот у нас есть кое-какие цифры. https://www.iter.org/mach/magnets Значит 500 тонн проводов катушек электромагнитов, в которые закачано 51 ГДж энергии. Допустим, все защитные системы разом откажут и вся энергия освободиться разом. Это аналог 12 тонн тротила. Но у нас она распределена по 500 тонн проводки в катушках. Значит это даёт нам коэффициент «взрывчатки» 0.024. Это в 20 раз слабее пороха. Петарда какая-то. Катушки, конечно будут испорчены, но каких-то разрушения ожидать не стоит.
TheSlavuti4
19.03.2016 15:21+7Что именно там должно бабахнуть? Вы в курсе, что из себя представляет термоядерный реактор?
redmanmale
19.03.2016 16:53+4Как же это здорово, когда человеки делают что-то совместно, вне зависимости от страны проживания.
Надеюсь, политики не запорят всё. А то с космосом ситуация не особо радужная.AlexeyS
19.03.2016 22:58+1it depends
Считается что развитие космических технологий (и некоторых других) в 60-70 годах происходило благодаря холодной войне, т.к. существовала конкуренция между СССР и США. И как знать, если бы сейчас термояд строили несколько независимых групп в разных странах, то может прогресс бы шёл более быстрыми темпами. Конкуренция ведь благо. Главное чтобы она адекватная была…
sim31r
20.03.2016 01:08+3На фоне военных расходов проект ITER детские игрушки, программа вся по цене 3х небоскребов, обсуждали уже:
https://geektimes.ru/post/223857/#comment_7618627
zookko
19.03.2016 21:05-1Знающие люди, проясните, как всё же собираются получать с термояда энергию? Будут опять примитивно снимать тепло жидким носителем, потом на воду и турбины? Или же разрабатываются более прогрессивные методы?
Anarions
19.03.2016 21:32+4Ничего прогрессивнее пока-что не придумали, да и основная цель ITER это освоение процесса, а не непосредственно получение энергии.
vkegdzoy
21.03.2016 08:58+1Конечно, мы питаем магнит, чтобы удерживать плазму, чтобы она нагревала воду, которая крутит турбину, чтобы электромагнитная индукция в генераторе давала нам электричество для питания магнитов. Всё просто.
zookko
19.03.2016 21:38дык — я не про ИТЕР, а про светлое коммунистическое будущее с промышленным термоядом. Читал что там можно сразу электричество получать как в магнитогидродинамическом генераторе — насколько это реально?
a5b
20.03.2016 00:30+1http://tnenergy.livejournal.com/5308.html Гелий3 — мифическое топливо будущего. May. 11th, 2015
Ок, ну а как насчет прямого преобразования энергии заряженных частиц в электричество? Опыты показывают, что поток ионов с энергией 100 кЭв можно преобразовать в электричество с 80% кпд. У нас же тут нет нейтронов…. ну в смысле они не уносят всю энергию, которую мы можем получить только в виде тепла — давайте избавимся от паровых турбин и поставим ионные коллекторы?
Да, технологии прямого преобразования энергии плазмы в электроэнергию есть, они активно исследовались в 60х-70х, и показали кпд в районе 50-60% (не 80, надо заметить). Однако эта идея слабо применима как в D +T реакторах, так и в He3 +D. Почему это так, помогает понять вот эта картинка.
… Ситуация практически симметричная, все равно надо отводить тепло от стенок и все равно прямым преобразованием мы не может вытащить больше 10-15% энергии термоядерного горения, а остальное — по старинке, через паросиловую машину.
Fraction of Total Energy Released
http://fti.neep.wisc.edu/neep602/LEC27/IMAGES/fig5.JPG
pda0
20.03.2016 16:46Это возможно, но к сожалению в водородных реакциях львиную долю энергии уносят нейтроны. А их можно только замедлять, кипитя воду.
Sun-ami
В заголовке и начале статьи явная путаница в терминах — изготовлен не сердечник первой тороидальной катушки, а первая D-образная секция (пакет обмотки) тороидального магнита.
alizar
Исправлено, спасибо!
DanilinS
И измените фразу "После изоляции под вакуумным давлением сердечник отправят в SIMIC для тестов, а по возвращении вставят в массивный корпус катушки."
Нету такого понятия "вакуумное давление".