В феврале произошло сразу два события, связанных с поставками из России комплектующих для международного проекта ИТЭР. 10 февраля на строительной площадке встретили катушку полоидального поля PF1, а 13 февраля Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Ефремова (НИИЭФА, входит в Росатом) отправил для ИТЭР первую в этом году партию российского оборудования.
Катушка приехала
«Мы рады, что Россия справилась с изготовлением и поставкой катушки полоидального поля. Сверхпроводящие магниты для ИТЭР требуют беспрецедентной точности», – заявил на церемонии по случаю прибытия катушки гендиректор Международной организации ИТЭР Пьетро Барабаски.
«В создании катушки PF1 участвовали лучшие российские специалисты. Они разработали передовые технологии, методы и производственные решения. Успешное завершение работ по созданию катушки PF1, ее доставка к месту сооружения реактора наглядным образом свидетельствуют, что Россия была, есть и будет неотъемлемой частью проекта ИТЭР и мировых термоядерных исследований в целом», — подчеркнул гендиректор Росатома Алексей Лихачев.
Катушка PF1 диаметром 9 метров и массой 200 тонн – одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. Путешествие катушки началось 1 ноября прошлого года, когда ее отправили со Средне-Невского судостроительного завода (Санкт-Петербург) во французский порт Берре. Оттуда в Кадараш катушка ехала на специальной платформе по специальной трассе для сверхтяжелых крупногабаритных грузов в сопровождении конвоя.
Заключительная электротехническая партия
Первая в этом году поставка – одновременно и заключительная партия электротехнического оборудования, которое НИИЭФА изготовил для ИТЭР. В поставку вошли сильноточные токоведущие шины и компоненты комплексов коммутационных аппаратов системы электропитания сверхпроводящих катушек полоидального поля и центрального соленоида.
НИИЭФА — головной исполнитель работ по изготовлению электротехнического оборудования для систем электропитания обмоток магнитной системы ИТЭР. Она состоит из трех групп оборудования, а также системы управления и диагностики.
Первая группа — коммутационная аппаратура для системы защитного вывода энергии. Плазма в токамаке удерживается магнитным полем. Оно обеспечивается электромагнитными катушками, в обмотках которых используется сверхпроводник, обладающий нулевым электросопротивлением при криогенных температурах. По нему можно пропускать ток огромной величины — 70 кА, чтобы создавать магнитные поля. Но есть риск: при техническом сбое обмотка магнитной системы ИТЭР может перейти из сверхпроводящего состояния в нормальное резистивное. Тогда сотни тонн сверхпроводника получат огромную тепловую нагрузку и могут «сгореть», а реакторная установка — разрушиться. «Наша система защитного вывода энергии обеспечивает безопасную работу установки ИТЭР. При техническом сбое она быстро и безопасно выведет накопленную энергию из обмоток магнитной системы токамака, защитив их от воздействия температуры и высокого напряжения», – поясняет заместитель гендиректора по термоядерным и магнитным технологиям — директор НТЦ «Синтез» НИИЭФА Игорь Родин.
В эту же группу входят системы оперативной коммутации тока, отвечающие за инициирование разряда, формирующего плазму токамака в начале каждого цикла его работы.
Вторая группа — мощные сильноточные токоведущие шины для подведения электропитания к сверхпроводящим катушкам. «Это самая дорогая часть нашего соглашения о поставке», – отмечает начальник отдела сильноточной коммутационной аппаратуры НИИЭФА Максим Манзук. Их суммарная длина превышает 5 км, а вес вместе с опорами — 900 тонн. Шины охлаждаются водой и рассчитаны на длительный режим работы при постоянных токах в десятки тысяч ампер.
Третья группа электротехнического оборудования — энергопоглощающие резисторы. Они нужны для рассеивания энергии, запасенной в магнитном поле обмоток токамака в виде тепла. В общей сложности НИИЭФА должен поставить 29 таких резисторов суммарным весом 1300 тонн. Они займут целое здание площадью 3 тыс. кв. м и смогут рассеять свыше 50 ГДж энергии. Это огромная величина, сравнимая с кинетической энергией транспортного самолета, разогнанного до скорости 1400 км/час при максимальной взлетной массе в 640 тонн. «И вот эту энергию наши резисторы за 30 секунд могут рассеять в виде тепла, нагреваясь до температуры 300 °C. А система принудительного воздушного охлаждения резисторов охладит их до исходного состояния в течение часа», – поясняет Максим Манзук. Некоторые шины будут располагаться на опорах высотой 2 − 2,5 метра, другие подвешены к потолку.
Первая поставка этого года общим весом 33,4 т разместилась в трех трейлерах. Всего в этом году планируется отправить во Францию порядка 50 трейлеров с оборудованием суммарным весом свыше 400 т.
Магнитная система токамака состоит из 39 сверхпроводниковых катушек. Из них 18 тороидальных, шесть полоидальных, шесть катушек индуктора и девять корректирующих. Магнитная система питается от 22 независимых систем электропитания.
Что такое ИТЭР
ITER (ИТЭР) – Международный экспериментальный термоядерный реактор на базе токамака. Цель мегасайенс-проекта – продемонстрировать возможности управляемого термоядерного синтеза для перехода на более «чистый» и безопасный вид добычи энергии. Над проектом совместно работают страны Евросоюза, Россия, США, Индия, Китай, Южная Корея и Япония.
