10 марта 2022

Учёные Китайской академии наук и НИЯУ МИФИ разработали «разъёмы» для питания сверхпроводящих магнитов термоядерного реактора ИТЭР

ITER Сборка первого фидерного соединения для питания катушек электромагнитов тороидального поля ITER

В скором времени инженеры на площадке термоядерного реактора ИТЭР начнут постепенно собирать все элементы установки в одно целое. Этот процесс займёт около четырёх лет. Что-то из узлов и компонентов можно протестировать заранее, а что-то нельзя проверить до запуска реактора на полную мощность. К последним узлам, например, относятся соединения сверхпроводящих цепей электромагнитов. Однако выход из этой ситуации был найден.

Обмотки отдельных сверхпроводящих магнитов соединяются между собой с помощью такого вспомогательного устройства, как магнитный фидер. Всего потребуется создать около 300 таких соединений. В процессе работы реактора через каждое из таких соединений будет течь ток силой до 75 кА при температуре 4 К или -269 °C. В процессе монтажных работ испытать каждый такой узел после сборки невозможно. Остаётся надеяться на высочайшую квалификацию монтажников и превосходное конструктивное решение.

Конструктивное решение магнитного фидера разработано с участием китайских и российских учёных. В основе лежит идея специалистов Института физики плазмы Китайской академии наук (ASIPP) с привлечением для окончательного оформления учёных из российского МИФИ. Испытание образцов показало, что на стыке соединений электрическое сопротивление не превышает нескольких нано-Ом (nΩ). На таком сопротивлении будет выделяться мало тепла и его всё ещё можно называть сверхпроводимым.

Как же будет решаться вопрос контроля качества соединений? На самом реакторе это никак не будет решаться. Для монтажников разработаны специальные квалификационные программы с контролем проведения процедур сборки на образцах и макетах с пошаговыми приёмочными испытаниями. Проще говоря, раз в несколько месяцев или по иному расписанию монтажники будут создавать тестовые соединения, которые будут испытаны в специальной лабораторной установке в условиях реального рабочего окружения (ток 75 кА, температура -269 °C)

Фактически специалисты регулярно в течение четырёх лет будут сдавать экзамен для подтверждения своей квалификации. Это станет косвенным подтверждением качества выполняемых работ при сборке реального реактора. Долгая и кропотливая работа. Любая ошибка в этом деле приведёт к значительным задержкам, если будет выявлена на стадии запуска реактора в работу.

CEA На установке SELFIE пробные образцы совместного производства будут испытываться при температуре и силе тока, которые соответствуют условиям эксплуатации ИТЭР. Установка высотой 6,2 метра, из которой на этом снимке видна только верхняя часть, расположена по соседству в CEA-Cadarache. Ее сверхпроводящий трансформатор, источник питания и вся система управления и защиты были спроектированы и построены в Университете Твенте в Нидерландах в сотрудничестве с фондом SuperACT. Система была успешно введена в эксплуатацию в январе 2022 года CEA