ИТЭР: итоги 2015 года.
Jan. 3rd, 2016 12:03 am![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
tnenergy.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ru![[livejournal.com profile]](https://www.dreamwidth.org/img/external/lj-userinfo.gif){kind=small}
tnenergy в ИТЭР: итоги 2015 года.
2015 год стал знаковым для проекта международного термоядерного реактора. Новый руководитель ИТЭР Бернар Биго (сменивший в 2015 Осаму Мотоджиму) сумел переломить тренд постоянного роста отставания от сроков и ощущения, что проект развалится не дойдя до запуска. В ушедшем году волевым усилием нового директора были закончены чертежи зданий комплекса и переданы строителям, что помогло тем в разы нарастить темп работ на площадке. Тем временем, долго разворачивавшаяся промышленность, в 2015 году вышла на крейсерскую скорость, и первые элементы гигантской машины достигли площадки в Кадараше. Наконец, третий важный компонент проект - разработка сверхвысокотехнологичных элементов машины к настоящему моменту показывает успех по большинству направлений, и снимает все больше рисков того, что производство упрется в технологические тупики.
Строительство.
Площадка ИТЭР в феврале 2015. В яме комплекса зданий токамака видна первая робкая активность по заливке стен этажа B2, на заднем плане - начавшееся строительства зала преварительной сборки.
В 2015 году многократно выросли как объемы строительства так и законченные элементы. На площадке было начато сразу 7 зданий а два строящихся были подведены под крышу. Традиционная ссылка на большой план комплекса, который обязательно надо открыть, что бы понимать что написано ниже. Итак, за 2015 год строители успели:
Практически закончить нижний подвальный этаж (называемый B2) комплекса зданий токамака (зд. 14,11,74), и перейти к заливке перекрытий следующего - B1. В том числе была залита крайне сложная конструкция биозащиты на нижнем подвальном этаже.
План этажа B2 с оборудованием. Серое - строительные элементы, которые в 2015 году практически доведены до конца.Кстати, в целом этот этаж является самым непростым из всех 6 основных этажей комплекса зданий токамака. Уже в 2016 году здание токамака начнет подниматься над уровнем земли, постепенно выползая из котлована 17 метровой глубины, а дальше темп строительства предусматривает возведение двух этажей в год.
Этаж B2 в начале декабря 2015. На заднем плане уже видна опалубка стен этажа B1.Начатое в 2014 году строительство металлоконструкций зала предварительной сборки (зд. 13) успешно закончилось подъемом крыши и началом сооружения внешней обшивки. Возведение этого высокотехнологичного сарая, где будет осуществляться сборка самых больших блоков реактора перед установкой в шахте позволило начать строительство двух примыкающих зданий. Сдача здания с оборудованием планируется в апреле 2017 года.
А еще в этом здании будет установлена спарка мостовых кранов общей грузоподъемностью 1500 тонн - кажется, очередной рекорд ИТЭР.Первое из них - это сооружение очистки, зд. №17. Здесь будет осуществляться отмывка элементов токамака, которые пойдут в чистовую зону предварительной сборки до нужной чистоты.
Проектное изображение сооружения очистки. Задом это здание примыкает к залу предварительной сборки и работает эдаким шлюзом.Второе - здание радиочастотного нагрева №15, начатое в самом конце 2015 Запланированное к завершению строительства в марте 2017, это будет вторая вводимая внешняя система токамака после...
Земляные работы на месте будущего здания №15, вид от зала предварительной сборки. На дальнем плане зд. 61Магнитных конвертеров, здания 32 и 33. Эти здания должны быть построены на рубеже 16/17 года (во что, впрочем, не очень верится). Здесь будут располагаться мощнейшие синхронные выпрямители, от которых будет запитана магнитная система ИТЭР.
Например, вот это китайский прототип выпрямителя, который будет ставится в здании магнитных конвертеров.В прошлом году резво стартовало строительство и криокомбината (зд 51,52). Его планируется передавать под монтаж оборудования начиная со второй половины 2017 года. Напомню, что система криоснабжения ИТЭР - мощнейшая в мире.
Пока криокомбинат выглядит вот так. На заднем плане гигаваттное 400-киловольтное октрытое распредустройство, которое будет запитывать ИТЭР в работе.Наконец, в этом году так же начато строительство центра управления токамаком (зд. 71). Это будет скорее офисное здание с большим залом для 70 рабочих мест операторов комплекса и немаленьким ЦОДом на 150+ стоек, где будет расположен петафлопный расчетный кластер, 15 петабайтное хранилище и 70 серверов системы управления CODAC.
Кроме того надо отметить прогресс строительства здания 61 в 2015 году. Это крайне скучное здание, в котором будет располагаться газоподготовка, компрессорная, газгольдеры и прочее для раздачи по площадке воды и газов. Тем не менее это будет первое сданное (уже в 2016) здание, которое будет принимать непосредственное участие в работе комплекса.
Еще хочется вспомнить установку летом 2016 4 трансформаторов системы постоянного питания комплекса (SSEN) - в 2016 году здесь начнется сборка высоковольтной и низковольтной части этой системы и строительство здания средневольтного распределительного устройства мощностью 120 мегаватт.
Изготовление компонентов
В 2015 году термоядерная промышленность достигла такого масштаба и разнообразия, что перестала помещаться в блог. Я отобрал 10 наиболее выдающихся достижений в производстве компонентов ИТЭР, при этом пришлось оставить некоторые интересные вещи за кадром (например, изготовление первой полноразмерной вертикальной мишени дивертора ИТЭР)
На первом месте у нас, конечно, изготовление и доставка в Кадараш деталей днища криостата ИТЭР. Это первые детали - не прототипы и модели, а настоящие железяки будущего термоядерного “наше все”. 420 тонн конструкций из нержавеющей стали начнут в следующем году превращать в самую тяжелую деталь реактора.
Вторым важнейшим моментом очевидно стало развертывание серийного производства сверхпроводящих магнитов ИТЭР. Если 2 года назад основной объем работы приходился на производство сверхпроводящих нитей, а в 2014 - на производство кабелей и радиальных плат, то сегодня речь идет о намоточных модулях, из которых потом будут собраны все 25 основных магнитов ИТЭР.
Подготовка двойного блина тороидальной катушки к вакуумно-нагнетательной пропитке эпоксидной смолой.
На сегодняшний день Европа, к примеру, уже изготовила больше 40% элементарных намоточных элементов тороидальных катушек (так называемых “двойных блинов”) и готовится к сборке первой полноразмерной (310 тонн) TF. В России, в Китае и непосредственно на площадке в Кадараше развертывается производство полоидальных катушек. В США построен небольшой завод с 11 рабочими позициями для изготовления модулей центрального соленоида - мощнейшего магнита в мире.
В свое время считалось, что производство сверхпроводящих магнитов такого размера и сложности будет самым рискованным и дорогим элементом проекта ИТЭР, и к концу 2015 года можно довольно уверенно говорить и том, что точка невозврата пройдена, а у человечества появилась технология производства сверхмощных сверхпроводящих магнитов, запасающих единицы и десятки гигаджоулей.
Кстати, еще одной важной технологической системой является теплоизолированный токо- и хладо-ввод в магниты, здесь показан китайский прототип.Завершение изготовления сверхпроводящих стрэндов для магнитов проекта сразу в четырех странах-участниках ИТЭР (Россия, Европа, Китай, Корея). ИТЭР потребовал беспрецедентных объемов сверхпроводника Nb3Sn - 500 тонн соответствовали 37 летнему объему производства эпохи “до ИТЭР”. Шестикратное увеличение мировых производственных мощностей этого интерметаллида и композитных проводов из него возможно поможет более широкому внедрению его в промышленность.
Интересный срез макета корректирующей катушки ИТЭР, показывающий, каким образом пропитка эпоксидной смолой укрепляет и изолирует структуру катушек.
В этом кадре отгрузка последней длины сверхпроводника для тороидальных катушек с испытательного стенда (построенного для тестирования катушек "лебединой песни" СССР токамака Т-15) в Курчатовском Институте.Прогресс многих производителей в создании различных робототехнических систем проекта. Прежде всего, впрочем, прогресс тут в переходе от разработок к контрактам с промышленностью на изготовление всех ключевых элементов роботизации ИТЭР. Но есть и некоторые прототипы важных систем (например, роботизированной сварки вакуумной камеры), которые воплощены в железе и начали проходить первые тесты. Впрочем, применение роботам на стройке ИТЭР найдется не раньше 2020 года.
Тестирование в английском центре CCFE дистанционно управляемого приспособления для резки и сварки труб.
Манипулятор на установщике диверторных кассет. Интересно, что в силу предназначенности к высоковакуумному и радиоактивному окружению он работает на водяной гидравлике.Поставка первых компонентов систем ИТЭР на площадку так же произошла в 2015 году. До площадки, кроме вышеупомянутых трансформаторов SSEN добрались большие дренажные баки для водяной системы охлаждения (они стоят на этаже B2-B1, поэтому должны быть установлены до закрытия проемов на вышележащих этажах), 5 баков хранения воды с тритием (системы оборота трития - о которой я напишу статью в этом году), и что интересно - силовые токопроводы производства питерского НИИЭФ
100 кубовый бак для хранения воды с тритием прибыл на площадку ИТЭР.
А это разгрузка первой партии "проводов" для 68 килоамперных токов.
Прогресс в создании криокомпонентов ИТЭР. Главным подрядчиком в производстве криокомбината является французская Air Liquid, и в 2015 году множество субкомпонентов этого комбината засветилось в различных пресс-релизах. В конце 2016 нас ожидает начало заводских испытаний, а в 2017 - и монтаж оборудования в строениях.
Тестирование теплообменника ожижителя гелия для криосистемы ИТЭР.
За толпой сотрудников Air Liquide и ITER IO виднеется холодный объем с ожижителем гелия для токамака JT-60SA, близкий к тем, что будут в составе криокомбината ИТЭР.Продолжающийся прогресс в создании системы пневмовдува гранул в разные элементы плазмы. Гранулы изготавливаются специальной машиной из дейтерий-тритиевого льда при температуре 15К и выстреливаются гелиевой пневмопушкой в один из каналов на скорости 700 м/с с частотой до 10 штук в секунду. Такая скорость позволяет доставлять доставлять термоядерное топливо прямо в горячий центр плазменного тора, не теряя время на сложности проникновения газа из периферии в центр (в силу конфаймента плазмы, перемещение чего-либо заряженного в радиальном направлении сильно подавлено).
Пневмопушки, разгоняющие капсулы для стрельбы в разные точки внутри вакуумной камеры.Прогресс России, Европы, Японии в области создания гиротронов. Если Европа находится в середине пути создания прототипа серийной мегаваттной “микроволновки”, то Япония и Россия перешли к производству серии (по 8 установок). Причем по словам Анатолия Красильникова у Японцев есть проблемы с воспроизведением характеристик прототипа гиротрона.
Для разнообразия - последний европейский прототип гиротрона производства THALES, пока его время его работы составляет не более 60 секунд (а цель - 1000)С заметным отставанием развивается производство ключевого компонента - вакуумной камеры токамака. 9 секторов камеры изготавливаются в Корее (2 штуки) и Европе (остаток). Внутренние экранирующие сборки из борированной стали отданы Индии, верхние патрубки - России.
Внешний вид и распределение элементов вакуумной камеры между партнерами.
Все участники этого производства не выдерживают сроки, кто-то не очень критично, как Корея и Индия, кто-то чуть заметнее, как Россия, которая должна была поставить в Корею первый верхний патрубок в 2015 году, и в конце всех следует Европа, отстающая от графика производства своих секторов вакуумной камеры не меньше 2 лет.
Сварка первого сегмента вакуумной камеры в Южной Корее на заводе Huyndai
Кстати, корея еще делает такие красивые штуки - тепловые экраны, надеваемые на вакуумную камеру, охлаждаемые гелием при 80К и теплоизолирующие горячую вакуумную камеру от сверххолодных магнитов.
Напомню, что первые два готовых сектора должны встать в зале предварительной сборки не позже середины 2019 года, что бы не сдвинуть график первой плазмы за 2025.Последним ярким моментов в производстве компонентов я бы отметил первенцев “мелких” компонентов - специальных кабелей, разъемов, датчиков, актуаторов, блоков электроники и прочего. Множество мелких компонентов машины будут работать в настолько жестких условиях (радиация, вакуум, сильные магнитные поля, температуры от 4 до 600 Кельвинов), что их невозможно купить на рынке, поэтому их проектирование и производство - важная составляющая промышленных усилий проекта.
Расходомер для гелия, керамический датчик магнитного поля для работы в радиационных полях, высоковольтный вакуумный разъем для датчиков.
Кроме того, хотелось бы отметить тестовый комплекс PRIMA, где будут установлены два стенда для доработки инжекторов нейтрального луча. В этом году там во всю идет сборка первого стенда SPIDER для тестирования источника отрицательных ионов, и начинается работа по второму стенду MITICA, который будет представлять собой полноразмерный 50-мегаваттный NBI ITER. Я неоднократно писал про этот стенд, и вот под конец год туда прибыли первые элементы японского вклада - трансформаторы системы питания MITICA (мегавольт напряжения при токе 50 ампер - кстати вам было бы интересно прочесть про эту сугубо электротехническую, однако выдающуюся в своем роде систему?) и 3-метровый “компактный тестовый источник мегавольтного напряжения” для тестирования линии передачи. 
Слева "компактный" источник для тестирования линии, справа - один из 5 трансформаторов высоковольтного преобразователя.
Два таких электротехнических набора встанут в 20х годах на площадке ИТЭР, а пока мы ожидаем в конце 2016 начала пуско-наладки стенда SPIDER.
Что ж, 2015 год был весьма интересным для проекта, и если директору Бернару Биго удастся и дальше ускорять проект и не допускать каких-то значимых проблем, то каждый последующий год обещает быть не менее интересным, вплоть до первых пусков ИТЭР.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2016-01-02 09:42 pm (UTC)А так да, весьма грандиозно. Впечатлило усилие воли нового директора.
no subject
Date: 2016-01-02 09:47 pm (UTC)А вот и позитивная новость. Спасибо за это!
no subject
Date: 2016-01-02 09:55 pm (UTC)Спасибо за интересный репортаж.
no subject
Date: 2016-01-02 09:57 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-02 10:35 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-02 10:50 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-02 10:54 pm (UTC)Было бы интересно почитать и про электротехническую систему, и про необычные "мелкие компоненты" - датчики, разъёмы и т.д.
По материалу - есть ощущение, что многих картинок не видно, в частности после слов "Сварка первого сегмента вакуумной камеры в Южной Корее на заводе Huyndai" и "
План этажа B2 с оборудованием. Серое - строительные элементы, которые в 2015 году практически доведены до конца."
no subject
Date: 2016-01-02 11:06 pm (UTC)Был бы СССР - давно бы построили. А эти капиталисты только загубят идею ТЯС, хотя данный аванпроект с помощью советских технологий и китайских денег наверное доведут до ума, хоть и с задержкой.
Вот только толку от него мало будет. Международных генерирующих станций не построишь. Одна надежда на китайцев (если они смогут всю технологическую цепочку воспроизвести. Для того они там и ходят кругами).
no subject
Date: 2016-01-02 11:13 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-02 11:26 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-02 11:27 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-02 11:29 pm (UTC)Не то сообщество чтобы обсуждать причины распада страны, но в инженерном и финансово-мобилизационном плане только СССР (и СШ в догонку) мог бы в одиночку этот проект осуществить, тут сомнений нет.
no subject
Date: 2016-01-02 11:33 pm (UTC)1. СССР не смог довести до ума в разы более мелкий Т-15, при этом аналогичные и более крупные машины в то же время были построены в Англии, США, Франции, Японии, а через пару десятилетий - в Китае и Южной Корее. Так что не все было здорово в Датском королевстве на излете.
2. В этом "аванпроекте" по честному из советских технологий только гиротроны, физики (люди), кое какие ядерные темы. 90% технологий тут западные, и наше счастье, что мы их можем получить за эти деньги.
3. Китайских денег в этом проекте 10%, так же, как и российских. Почти половина инвестиций - Евросоюз, вторые по факту - Япония, остальные по 10%
4. Китайцы смогут всю цепочку воспроизвести через какое-то время, для того и пришли. У них есть проект построить фактически национальную копию ИТЭР, не знаю, зачем им это.
no subject
Date: 2016-01-02 11:53 pm (UTC)Так я не про сам ИТЭР, а про то, для чего он создается - готовый технологический цикл для промышленной ТЯЭС.
Положим, что всё зашибись и работает каа часы. Ок, строим.
Кто сможет в одиночку потянуть станцию? Штаты? Они вообще пассивны в этой области. ЕС?.. не смешно, не потянут, им бы со своими албанцами и латышами разобраться. Россия в рамках Евразэс?( еще смешнее.
Остается Китай (и то сомнения). Так что получается-то? Вся эта инженерная эйфория ради процветания Поднебесной что ли?) Тогда поздравлю, вас использовали.
no subject
Date: 2016-01-03 12:12 am (UTC)Проклятая гейропа тянет на себе эту стройку
тянет бездуховный коллайдер и вообще, эти негодяи строят космические корабли и летают в космос. (бездуховный).
По посту - аж гордость берет, что я волей судьбы являюсь представителем человеческого рода.
no subject
Date: 2016-01-03 12:27 am (UTC)Гордость твоя давно на лурке называется ЧСВ. А коллайдер - это успешный китайский проект по покупке западных технологий за 1/10 (если верить автору) стоимости.
no subject
Date: 2016-01-03 03:31 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 04:42 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 05:19 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 06:29 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 07:50 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 07:53 am (UTC)Очевидно же. Для того, чтобы освоить у себя производство узлов, которые им не доверили в международном проекте.
no subject
Date: 2016-01-03 09:36 am (UTC)Допустим. И что? Если они не потянули финансово даже ИТЭР, то на промышленную станцию им тем более не хватит.
no subject
Date: 2016-01-03 09:36 am (UTC)Не только
no subject
Date: 2016-01-03 09:42 am (UTC)Задача ИТЭР - снятие технологических барьеров на пути к построению ТЯЭС. При этом совершенно никто не гарантирует, что а) ТЯЭС вообще будут б) что они будут на принципах токамаков.
>Кто сможет в одиночку потянуть станцию? Штаты? Они вообще пассивны в этой области
Они весьма активны, просто вы не в курсе.
>ЕС?.. не смешно, не потянут
В ЕС сосредоточено процентов 40 мировой активности по термоядерной энергетике. Если вдруг ТЯЭС станет рентабельна - ЕС понастроит их сразу кучу без особых проблем. Уровень финансирования ИТЭР в Европе - меньше миллиарда евро в год - теряется даже в объеме европейских расходов на науку и разработки (в районе 500 миллиардов евро в год), не говоря уже о промышленных инвестициях или инвестициях в генерацию.
>Вся эта инженерная эйфория ради процветания Поднебесной что ли?
Берите шире - весь мир для процветания Поднебесной.
no subject
Date: 2016-01-03 09:48 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 09:58 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 10:04 am (UTC)...вообще будут
...будут на принципах токамаков
А что так пессимистично?)
Про 500 млрд в год не понял, это с расходами на школы и детсады?
no subject
Date: 2016-01-03 10:54 am (UTC)Это реалистично. УТС 25 лет уже считается нерентабельным, и пока он стоял на пороге промышленного применения, его обскакали ВИЭ.
>Про 500 млрд в год не понял, это с расходами на школы и детсады?
Попробуйте прочитать еще несколько раз.
no subject
Date: 2016-01-03 01:23 pm (UTC)Этот прект сделан международным ради того, чтобы объединить научные, инженерные, промышленные ресурсы разных стран. Не просто тупо сэкономить, а выработать лучшие технические решения и собрать со всего мира (или создать) лучшие технологии, насколько это только возможно.
no subject
Date: 2016-01-03 01:29 pm (UTC)Ну и комментатор ниже уже ответил, что речь идет не только о деньгах но и ученых. Вложить 15 миллиардов евро в установку и недополучить с нее знаний, потому что не получилось по-настоящему международной кооперации - это не по европейски.
no subject
Date: 2016-01-03 01:31 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 02:16 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 02:40 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 03:16 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 08:26 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 08:34 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 08:35 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 08:51 pm (UTC)ЗЫ о, прочитал в вашем блоге.
no subject
Date: 2016-01-03 08:55 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 09:42 pm (UTC)В общем, не поймите не правильно, я нисколько не умаляю достижений прочих научных сфер, но не похвалить при этом (хотя бы пометкой в скобках) особо выделившихся, было бы несколько не правильно, не находите?
no subject
Date: 2016-01-03 09:50 pm (UTC)no subject
Date: 2016-01-03 11:44 pm (UTC)Плюс, если не изменяет склероз, наши собирались представить альтернативный вариант установки, хотя там вроде как все на стадии теории. Да и подобных альтернативных проектов сейчас немало. Лично мне приглянулся Канадский проект с молотами - такой-то стимпанк :)
no subject
Date: 2016-01-04 02:38 am (UTC)no subject
Date: 2016-01-11 01:33 pm (UTC)no subject
Date: 2016-02-18 10:10 pm (UTC)Вам в коллекцию: http://kvant.ras.ru/1979/10/na_puti_k_energetike_budushche.htm