Международный экспериментальный термоядерный реактор

Макет термоядерного реактора (сечение)

ITER (ИТЭР; изначально англ. International Thermonuclear Experimental Reactor; в настоящее время название связывается с латинским словом iter — путь) — проект международного экспериментального термоядерного реактора. Задача ИТЭР заключается в демонстрации возможности коммерческого использования термоядерного реактора и решении физических и технологических проблем, которые могут встретиться на этом пути.

Проектирование реактора полностью закончено и выбрано место для его строительства — исследовательский центр Кадараш (фр. Cadarache) на юге Франции, в 60 км от Марселя. Подготовка строительной площадки в Кадараш на юге Франции началась в январе 2007 года. Сооружения ITER расположены на 180 га земли коммуны Сен-Поль-ле-Дюранс (Прованс-Альпы-Лазурный Берег, регион южной Франции), которая уже стала домом для французского ядерного научно-исследовательского центра СЕА (Commissariat à l'énergie atomique, Комиссариат атомной энергетики).

Стройку, стоимость которой первоначально оценивалась в 5 миллиардов евро, планировалось закончить в 2016 году, однако постепенно предполагаемая сумма расходов выросла до 19 миллиардов, и затем срок начала экспериментов сдвинулся к 2025 году.

Страны-участники

Место расположения исследовательского центра «Кадараш»

• Страны ЕС (выступают как единый участник)
• Индия
• Китай
• Республика Корея
• Россия. Наибольшую роль в реализации российской доли обязанностей по проекту ИТЭР играют

• Курчатовский институт,
• госкорпорация Росатом,
• НИИ ЭФА им. Д. В. Ефремова,
• НИКИЭТ,
• Институт прикладной физики РАН,
• ТРИНИТИ,
• ФТИ им. А. Ф. Иоффе,
• ВНИИНМ,
• ВНИИКП,
• управляющая компания «Наука и инновации»,
• ИЯФ СО РАН.

• США
• Япония
• Казахстан. Участие Казахстана в проекте ИТЭР представляет Национальный ядерный центр Республики Казахстан (НЯЦ РК), Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики КазНУ им. аль-Фараби, Институт Ядерной Физики (ИЯФ), Ульбинский металлургический завод, КазНИПИЭнергопром, Казэлектромаш.

История

1985—2012 годы

Перечень событий 1985—2012

• Ноябрь 1985 года — СССР предложил создать токамак нового поколения с участием стран, наиболее продвинувшихся в изучении термоядерных реакций.
• 1988—1990 годы — силами советских, американских, японских и европейских учёных и инженеров была проведена успешная концептуальная проработка проекта термоядерного реактора, получившего современное обозначение ITER.
• 21 июля 1992 года в Вашингтоне было подписано четырёхстороннее (ЕС, Россия, США, Япония) межправительственное соглашение о разработке инженерного проекта ITER.
• 28 июля 1994 года в рамках Решения 6 сессии Совета ITER по квоте Российской Федерации в проект присоединилась Республика Казахстан.
• 1996 год — США вышли из проекта.
• 2001 год — технический проект реактора ITER был успешно завершён.
• 2001—2003 годы — к участию в проекте присоединяется Канада.
• 2003 год — США вернулись к участию в проекте, а также к ним присоединились Китай и Южная Корея.
• 28 июня 2005 года в Москве министры шести сторон-участниц проекта ИТЭР подписали протокол, который определяет место строительства. Международный экспериментальный термоядерный реактор будет построен на юге Франции в исследовательском центре Кадараш (43°41,25′ с. ш. 5°45,70′ в. д.)
• 6 декабря 2005 года к консорциуму присоединилась Индия.
• 25 мая 2006 года в Брюсселе участниками консорциума подписано соглашение о начале практической реализации проекта в 2007 году.
• 1 сентября 2006 года правительство России приняло решение подписать соглашение о создании Международной организации по реализации проекта исследовательского термоядерного экспериментального реактора (ITER), которая будет обладать правами юридического лица способного заключать соглашения с государствами и международными организациями.
• Декабрь 2006 года — подписано 40 первых контрактов с персоналом, объявлено о ещё 56 открытых рабочих местах.
• С 2010 года по май 2011 года — начало подготовки котлована под фундамент. Работы по подготовке котлована под реакторный комплекс. Длина котлована 130 м, ширина 90 м, глубина 17 м. Извлечено 210 000 м³ скальной породы. Общая масса будущего комплекса токамака 360 000 т, включая токамак весом 23 000 т.
• С мая 2011 года по апрель 2012 года уложен первый слой стальной арматуры, площадка залита слоем бетона толщиной 1,5 м. На этом слое сформировано 493 железобетонных колонны, каждая высотой 1,7 м. На вершине каждой колонны установлена антисейсмическая прокладка. Поверх этих колонн будет сформирована ещё одна плита толщиной 1,5 м. Эту плиту на сайте ITER называют Slab B2. На этой плите и будет покоиться токамак.
• В декабре 2012 года руководством ITER был подписан гражданско-правовой договор с французско-испанским консорциумом VFR на строительство комплекса зданий токамака.

2013 год

Перечень событий 2013 г.

• Февраль 2013 года — начало работ по формированию нижней опалубки плиты Slab B2. Возводятся стены котлована.
• С 19 по 20 июня в Токио состоялось очередное — двенадцатое — заседание Совета ИТЭР, руководящего органа Международной организации ИТЭР, в котором приняли участие представители всех семи участников Проекта ИТЭР: ЕС, Китая, Индии, Японии, Республики Корея, России и США. Делегаты Совета отметили, что Проект ИТЭР полностью перешёл на стадию сооружения.
• К августу построены два вспомогательных здания и энергетическая подстанция.
• Сентябрь — появились сведения о первой успешной репетиции по транспортировке крупногабаритных частей токамака из порта Bere l’Etangдо строительной площадки в Кадараше. Этот порт расположен на озере Этан-де-Берр. Озеро соединено 4-километровым каналом со Средиземным морем). Общая длина пути от порта до строительной площадки составляет 104 км. Автомобильная дорога была расширена и модернизирована, в частности, построено несколько новых мостов, а некоторые мосты были разобраны, и на их месте построены более прочные. Транспортировка будет осуществляться на специально сконструированном для этой задачи 352-колесном автотрейлере. Эта машина способна перемещать груз массой 800 т, длиной 40 м, высотой 11 м, шириной 9 м со скоростью 3,5 км/ч. Репетиция заключалась в перевозке весогабаритного макета (бетонные блоки плюс стальная рама) наиболее впечатляющих компонентов реактора из точки назначения в точку прибытия.
• В ноябре были сформированы дренажные и вспомогательные туннели, окружающие комплекс токамака.
• В начале декабря началась заливка бетоном 1,5-метровой плиты (Slab B2) основания Здания трития. На сайте ITER комплекс токамака (Tokamak Complex) условно разделен на три здания, вплотную примыкающие друг к другу: здание Трития слева (на юго-западной стороне строительной площадки), в центре находится здание Токамака и справа здание Диагностики (на северо-восточной стороне). Заливка ведётся секциями размером 21×26 м и продлится шесть месяцев. Плита В2 разбита на пятнадцать секций, из них три являются фундаментом здания Трития, три — фундаментом здания Диагностики и девять — фундаментом здания Токамака. Заливка секции длится десять часов, затем месяц идет схватывание и отвердевание бетона.

2014 год

Перечень событий 2014 г.

• Февраль 2014 года — залито три секции фундамента будущего здания Трития. Таким образом, фундамент здания Трития готов.
• С февраля на сайте проекта стали появляться фотографии изготовленных странами-участницами проекта отдельных частей токамака. Европа приступила к изготовлению 70 больших D-образных радиальных плат для катушек тороидального поля. Россия в марте отправила в Италию сверхпроводящие кабели, из которых будут наматываться эти катушки. Корея изготавливает секции вакуумной камеры. Китай представил фотографии смонтированных стативов с автоматикой управления магнитным полем. Индия приступила к изготовлению оболочки криостата.
• 19 марта начата заливка первой из трёх секций на северо-восточной стороне Комплекса Токамака — фундамента здания Диагностики. Этот этап планируется завершить в июле 2014-го.
• Март — вторая репетиция транспортировки весогабаритного макета от порта Бере на строительную площадку ITER. Мероприятие успешно закончилось рано утром 8 апреля, когда трейлер с макетом прибыл на строительную площадку. Это последняя репетиция: уже в этом году ожидается прибытие первых крупногабаритных деталей.
• Март — полным ходом идет строительство здания Криостата (Cryostat Building).
• 14 апреля один из менеджеров проекта (Site, Buildings and Power Supplies project manager), Лоран Шмидер (Laurent Schmieder), на сайте ITER дал интервью, в котором рассказал, какие изменения будут происходить на строительной площадке в ближайшее время. По его словам, число рабочих, занятых на строительстве, возрастёт с 600 до 1000 человек. В этом месяце на северо-восточном углу строительной площади начнётся возведение Служебного здания (Services Building). Через три месяца, в июле, начнётся возведение Сборочного цеха (Assembly Building) высотой 60 м. Скоро начнётся строительство здания Очистки (Cleaning Facility), здания Радиочастотного нагревателя (Radio Frequency Heating Building), здания Управления (Control Building), зданий Питания магнитных систем (этих зданий два) и здания Холода. В июле начнётся строительство охлаждающих бассейнов и градирен. В сентябре планируется начать работы на цокольном этаже Комплекса токамака, а к концу года работы перейдут на следующий этаж.
• 24 апреля инспекторы из французского Агентства Ядерной безопасности (French Nuclear Safety Authority — ASN) произвели осмотр монтажа арматуры будущей «пяты» под токамаком. Это круглая площадка должна быть выполнена из железобетона толщиной 1,5 м.
• 29 апреля появились фотографии работ по укладке арматуры в «пяту» токамака. На фото хорошо видно, что четыре секции из пятнадцати уже залиты, а две практически готовы к заливке. К концу года планируется завершить заливку всех пятнадцати секций и приступить к возведению стен Комплекса Токамака.
• В конце апреля появилось сообщение, что завершен монтаж 18-метрового тяжёлого мостового крана в Здании криостата.
• 25 мая завод SIMIC в Тулоне (Франция) объявил о начале изготовлении радиальных плат для D-образных катушек (размерами около 9×14 м) тороидального магнитного поля. В июне в эти платы начнётся намотка сверхпроводящих кабелей, которые поступили из России. В США объявили об успешных испытаниях высокочастотных нагревателей плазмы.
• 4 июня подписан контракт между European Domestic Agency и корпорацией Air Liquide. Air Liquide будет производить проектирование, закупку комплектующих, монтаж и тестирование системы охлаждения токамака. Система охлаждения (ее на сайте ITER называют crioplant — Фабрика Холода) будет обеспечивать три уровня охлаждения сверхпроводящих магнитов (80К, 50К и 4К) и включает теплообменники, крионасосы, несколько десятков километров трубопроводов.
• 18 июня китайский Институт физики плазмы представил для испытаний полномасштабный прототип одного из самых тяжёлых компонентов фидерной системы питания сверхпроводящих магнитов — вакуумную камеру CTB/SBB (coil terminal box / S-bend box) весом 27 т. Эта камера обеспечивает теплоизоляцию 31 сверхпроводящего коммутатора, управляющего подключением катушек токамака к источнику питания. Камера CTB/SBB является барьером между окружающей средой и холодной средой криостата, передавая токи до 68 кА.
• 18 июня Институт электрофизической аппаратуры в Санкт-Петербурге (НИИЭФА им. Д. В. Ефремова) закончил испытания натурных прототипов сильноточных (от 10 до 68 кА) шин постоянного тока, предназначенных для питания сверхпроводящих магнитных систем токамака. Тем самым были подтверждены расчёты, сделанные на этапе проектирования. Испытания дают «зелёный свет» производству рабочих образцов шин, с общей массой 500 т и общей длиной 5,4 км.
• 19 июня была залита ещё одна секция фундамента будущего Здания токамака. Заливка началась в 6:45, осуществлялась четырьмя слоями, закончилась в полночь. Общий объём поданного бетонного раствора составил 1155 м³. Подача осуществлялась мобильными бетононасосами с вылетом стрелы 47 м, способными перекачивать 50 м³/ч. Секция простоит 10 дней под слоем воды для предотвращения «обезвоживания» и растрескивания поверхности. Это пятая заливка, осталось десять. Заливка следующей секции ожидается в течение недели.
• 26 июня залита шестая и последняя секция фундамента будущего Здания диагностики. Осталось залить девять секций — круглую «пяту» под токамак, и восемь секторов по бокам. Слева на фото можно разглядеть, как идет монтаж арматуры для фундамента токамака. На заднем плане видно, что начались работы под фундамент Хранилища горячих отходов. Ещё одно фото, сделанное с другого ракурса (с северного угла Комплекса Токамака), показывает состояние центральной «пяты» под токамак. Рабочие монтируют арматуру «стульев», на которых будет покоиться поддон криостата. На заднем плане недавно залитая шестая секция стоит под слоем воды.
• 8 июля Россия (Курчатовский институт) и Япония (местное агентство ITER) отправили часть своей доли сверхпроводящих кабелей соответственно в Ла Специю (Италия) и Сан-Диего (США). Из этих кабелей будут наматываться в Ла Специи — катушки тороидального поля, в Сан-Диего — секции центрального соленоида.
• 10 июля был залит первый из боковых сегментов фундамента Здания токамака. Это плита толщиной 1,5 м, которую на сайте ITER называют «Slab B2» или просто «B2». Уровни Комплекса Токамака отсчитываются от вакуумной камеры и обозначаются снизу вверх: «B2» (который сейчас формируется), «B1», «L1», «L2», «L3», «L4». Площадь сегмента — 627 м²; было залито 940 м³ специально приготовленного бетона. Остальные семь сегментов будут заливаться по аналогичному сценарию.
• 24 июля в Санкт-Петербурге, в НИИЭФА им. Д. В. Ефремова прошли испытания гасящих резисторов защиты D-образных катушек тороидального поля. Эти резисторы должны быстро (в течение минуты) рассеять энергию 41 ГДж, запасенную в катушках, в случае внезапной потери этими катушками состояния сверхпроводимости. Испытания прошли в присутствии представителей ASN (французское Агентство ядерной безопасности), IRSN (французский Институт радиационной защиты и ядерной безопасности) и самой ITER.
• 31 июля поступило сообщение, что залито ещё два сегмента плиты В2. Таким образом, остаётся пять участков.
• 22 августа на сайте ITER появилось фото состояния площадки токамака. Залиты все сегменты, кроме круглого центрального участка. Площадь этого участка 580 м². Для его заливки потребуется 865 м³ бетона. Это последний сегмент плиты В2 (Slab B2) — «пола» первого этажа Здания токамака.
• 25 августа на сайте ITER размещена статья, посвящённая проекту WEST («Tungsten (W) Environment in Steady-State Tokamak»). Этот проект был запущен ещё в марте 2013 года. Цель этого проекта — снятие неопределённостей при использовании в ITER вольфрамового дивертора. Для этого на другом европейском экспериментальном токамаке — TST (Tore Supra tokamak), будут испытаны прототипы кассет дивертора ITER. Рабочие поверхности горячей стенки дивертора подвергнутся длительному нейтронному облучению с интенсивностью до 20 МВт/м². Такое испытание позволит подтвердить верность конструкторских решений и выработать четкий план промышленного производства элементов дивертора.
• 27 августа произведена заливка последнего, пятнадцатого сегмента в самом центре плиты Slab B2. Таким образом, завершен важнейший этап строительстве токамака ITER, начатый в сентябре 2010 г. Было задействовано 150 рабочих, которые уложили 3600 т арматуры и использовали 14 000 м³ специального бетона. Высокие требования к прочности B2 заставили использовать очень сложный ортогонально-радиальный макет размещения арматуры, с плотностью укладки до 350 кг/м³ (в центре) и диаметром прутьев арматуры до 40 мм. В плиту Slab B2 встроены 2500 пластин из специальной стали. Допуски для размещения этих пластин (отклонение не более 3 мм) были чрезвычайно жёсткими для строительства подобных объёмов. Эти пластины — опорные площадки для оборудования, которое будет монтироваться в дальнейшем. На фото и видео можно увидеть треугольную конструкцию синего цвета, с возложенной пальмовой ветвью. Пальмовая ветвь, по традиции, возлагается при окончании большой по объёму работы. Треугольная конструкция является временным приспособлением, для удержания опорных пластин при заливке. В дальнейшем, в процессе сборки токамака, это приспособление будет удалено. Бетонирование плиты Slab B2 толщиной 1,5 м и общей площадью 9600 м² было начато в декабре 2013 года. В целом плита В2 представляет собой не только пол первого этажа Комплекса Токамака, но и важнейший элемент будущего барьера удержания радиации (PIC — Protection Important Component), в случае нештатной ситуации. В сентябре начнётся возведение стен Здания Трития.
• 4 сентября на строительную площадку ITER, в полном соответствии с графиком, разработанным ещё в 2010 году, прибыл первый груз с комплектующими. Несмотря на скромность груза — четыре ящика с 12 высоковольтными разрядниками, которые прибыли из США на обычном трейлере, это событие было принято руководством ITER с энтузиазмом. Это первая из многих десятков тысяч поставок, которые будут прибывать со всего мира. Эти разрядники являются элементами системы защиты электропитания от удара молнии и откалиброваны на напряжение 400 кV. График предусматривает, что все составляющие для сборки токамака будут доставлены на площадку ITER к началу 2017 года.
• 11 сентября появилось сообщение о том, что в Италии завершено изготовление и испытание двух 414-метровых сверхпроводящих кабелей из титано-ниобиевого сплава (NbTi) для катушки полоидального поля PF1. Пряди (стренды) для этих кабелей были изготовлены в России. Кабели к концу 2014-го вернутся в Россию, в НИИЭФА им. Д. В. Ефремова, где будет наматываться катушка PF-1. Всего Европа произведёт 10, а Россия 26 кабелей. Изготовление катушки PF-1 планируется завершить к концу 2016 года.
• 25 сентября объявлено о начале строительства логистической платформы площадью 2 га, на юге от строительной площадки ITER. Здесь будет оборудован полигон под открытым небом для хранения прибывающих со всего мира комплектующих токамака. На платформе будет также построен крытый склад площадью 9000 м² для хранения деталей, чувствительных к атмосферному воздействию. Склад будет собран из стальных конструкций и оборудован системой климат-контроля. Земля под логистическую платформу была отчуждена под нужды ITER французским правительством в начале 2014 года.
• В сентябре объявлено о завершении строительства Здания криостата.
• 30 сентября закончена 4-этажная пристройка к зданию штаб-квартиры ITER. Это строительство началось в начале года.
• 6 октября VTT Technical Research Centre (Финляндия) отчитался о первой успешной репетиции по дистанционной замене кассеты дивертора. Все действия производились дистанционным манипулятором по командам с пульта управления.
• 6 октября в Японии, городе Кокура (Kokura) прошло 12-е совещание участников, ответственных за производство сверхпроводящих магнитных катушек. Это совещание проводится два раза в год. Были подведены итоги семилетней (2007—2014) работы. Произведено более 95 % кабелей для катушек полоидального поля, около 75 % кабелей для тороидальных катушек. Для центрального соленоида изготовлено пять кабелей (10 % от общей потребности). Всего изготовлено 140 сверхпроводящих кабелей. С 2014 года центр внимания смещается к намотке 19 (18 плюс одна запасная) катушек тороидального поля.
• 7 октября на сайте ITER появилось сообщение о начавшихся работах по возведению стен Комплекса токамака. Устанавливается башенный подъёмный кран. Для этого используется мобильный кран с высотой подъёма груза 85 м и грузоподъёмностью 18 т. Работы на фундаменте Сборочного цеха начались в мае 2014 года. Сборочный цех вплотную примыкает к Зданию токамака. В Сборочном цеху будет происходить монтаж крупных узлов реактора из более мелких деталей. Например, здесь будет происходить сборка секции вакуумной камеры с двумя D-образными катушками тороидального поля. Затем смонтированные узлы переместятся на окончательное место сборки машины. Для этого комплекс токамака оснастят двумя 750-тонными и двумя 50-тонными мостовыми кранами, которые будут перемещаться по длине обоих зданий.
• 13—18 октября в Санкт-Петербурге состоялась 25-я конференция МАГАТЭ по термоядерной энергетике.
• 24 октября Европа отчиталась о выполнении своей доли производства (97 т, или 20,2 % от потребного количества) стрендов для сверхпроводящих проводников тороидальных катушек. Всего требуется 380 т. Каждый стренд представляет собой проволоку из ниобий-оловянного сплава диаметром менее 1 мм. Ранее о выполнении своей доли отчитались Корея и Япония.
• 31 октября на сайте ITER появилась статья о ходе работ в «яме» Здания токамака. Установлены два башенных крана: один в самом центре «ямы», один на фундаменте первого теплообменника. Третий кран монтируется в непосредственной близости от площадки токамака, у её южного края (справа на фото). Выступающая из В2 арматура, плотным кольцом окружающая центр — это основа будущей стены биозащиты (BioShield) толщиной 3,5 м, которая будет ограждать машину. Концентрический круг большего диаметра из редких колонн — внутренняя опора будущей плиты В1.
• 20 ноября появилось сообщение о заливке первой секции стены будущего Здания диагностики. Секция составляет 16 м в длину, 5,5 м в высоту и 0,6 м в толщину. Было использовано около 50 м³ бетона. Заливка осуществлялась слоями по 50 см, с уплотнением каждого слоя вибрационными машинками.
• 3 декабря Oak Ridge National Laboratory (США) сообщила об успешной репетиции намотки секции центрального соленоида. Секция была намотана из обычных (не сверхпроводящих) материалов, на оборудовании, которое было построено фирмой Tauring S.p.A (Италия). Намотка началась ещё в августе. Во время репетиции проверялось качество оборудования, отрабатывалась технология намотки секции из сверхпроводящего материала.
• 8 декабря стало известно, что Россия закончила производство своей доли сверхпроводящих стрендов. Последняя партия была отправлена с Чепецкого механического завода (Удмуртия) на ОАО ВНИИКП (Подольск). За шесть лет Чепецкий механический завод выпустил около 100 т ниобий-оловянных нитей (Nb₃Sn), для проводников тороидального поля и более 125 т ниобий-титановых нитей (NbTi) для проводников полоидального поля. Выпущен пресс-релиз на русском языке.

2015 год

Перечень событий 2015 г.

• В первых числах января Корея отчиталась об изготовлении работающего макета стапеля для сборки секции вакуумной камеры с магнитной катушкой тороидального поля. Макет построен в масштабе 1:5 и работает с макетами камеры и катушки, которые выполнены в том же масштабе. Макет необходим для обучения персонала, который будет задействован для этого вида работ. Сам стапель будет весьма внушительным инструментом: его высота сравнима с шестиэтажным зданием, а вес около 800 т. Будет изготовлено два стапеля. Всего для ITER планируется изготовить 128 уникальных инструментов, 71 из которых (выделенных в группу А) должны быть изготовлены в первую очередь.
• НИИЭФА им. Д. В. Ефремова (Санкт-Петербург) сообщил об успешном испытании натурного прототипа гасящего резистора системы защиты сверхпроводящих катушек при внезапной потере сверхпроводимости. Резистор состоит из керамических резистивных элементов, заключённых в стальную оболочку, охлаждается водой. Его вес 4,5 т. Всего планируется произвести и поставить ITER 1030 резистивных секций, общим весом 1200 т. Эта система должна рассеять в окружающее пространство энергию в 55 ГДж за короткое время, около минуты.
• 16 января рядом со строящимся Сборочным цехом началось возведение Сервисного здания. На плане ITER Сервисное здание получило номер 61. Сервисное здание будет 8 м в высоту, 80 м в длину, оборудовано тяжелым мостовым краном, содержать множество вспомогательных систем, трубопроводов и агрегатов системы охлаждения, воздушные компрессоры, хранилище нерадиоактивных отходов, мастерские. Сервисное здание расположено над глубокой траншеей, сооружение которой началось ещё в сентябре прошлого года. Эту траншею можно увидеть на переднем плане фото.
• 5 февраля началось изготовление макета одного сегмента «короны» — так на сайте ITER называют выступы из железобетона, расположенные в самом центре «ямы». Макет будет изготовлен в натуральную величину на площадке, имитирующей плиту В2. Эта площадка расположена недалеко от основного места строительства. Макетирование должно снять все неопределённости, связанные с созданием этой ответственнейшей конструкции. На «короне» будет покоиться криостат, содержащий вакуумную камеру, магнитную систему, и другие тяжёлые детали машины общей массой 23 000 т. Между «короной» и поддоном криостата будут располагаться 18 упорных подшипников. Назначение подшипников: уменьшить горизонтальные (радиальные и окружные) составляющие вибрационных нагрузок, возникающих при работе токамака.
• 5 марта Чрезвычайный Совет ITER (Extraordinary ITER Council) на внеочередном заседании в Париже назначил нового Генерального директора. Им стал 65-летний академик Бернард Биго (Bernard Bigot) из Франции. Он занимал руководящие должности в области научных исследований, в системе высшего образования и в правительстве. До своего назначения он проработал два срока (2009—2012 и 2012—2015) в ИТЭР, как председатель и исполнительный директор французской Комиссии по атомной и альтернативным видам энергии (CEA). Бернард Биго сменил на этом посту своего предшественника, Осаму Мотодзима (Osamu Motojima), который руководил ITER c 2010 года. Новый Генеральный директор немедленно приступил к своим обязанностям. Интервью с ним можно прочитать на сайте ITER
• 19 марта на сайте ITER появилось фото первых отлитых колонн, которые будут поддерживать будущую плиту В1 Здания диагностики. На среднем плане, справа, можно увидеть, как формируется арматура будущей «короны» — системы радиальных железобетонных выступов плиты В2, на которой будет покоиться поддон криостата.
• 26 марта Европа отчиталась об успешном испытании проводника катушки тороидального поля. Эта катушка (и, соответственно, её проводник) имеют D-образную форму. Каждая из катушек содержит две боковые и 5 центральных радиальных плат, собираемых в так называемый намоточный пакет и размещаемых в корпусе катушки. Проводник катушки представляет собой по структуре «двойной блин». Он состоит из стальной разделительной D-образной радиальной пластины с профрезерованными углублениями. В эти углубления по спирали укладывается сверхпроводящий кабель выполненный из ниобий-оловянного сплава (Nb₃Sn). Поскольку углубления в плате профрезерованы и «сверху» и «снизу», такую сборку и называют «двойным блином». Проводник прошёл все тесты: охлаждение до температуры жидкого азота (-196 °С), переход в сверхпроводящее состояние, возбуждение в нём кольцевого тока, проверки на высокое напряжение и герметичность, сброс тока и возврат к комнатной температуре. Эти испытания дают «зелёный свет» серийному производству тороидальных катушек в Европе. На март 2015 года 12 проводников были уже изготовлены, 25 находились на производственных линиях.
• 10 апреля из Калифорнии (США) сообщили о начале намотки центрального соленоида (CS — Central Solenoid). Это весьма внушительная часть токамака: в высоту 18 м, в диаметре 4,13 м. Обмотка CS выполнена из ниобий-оловянного сплава. Общая длина стрендов для CS составляет около 42 км. Ожидается, что CS будет готов к 2017 году. Общая сборка токамака будет производиться в 2019 году.
• 7 мая на строительную площадку прибыли два резервуара для охлаждающей воды, каждый массой 75 м и диаметром более 4 м. Транспортировка осуществлялась в ночное время. Весь путь в 104 км от порта Этан-де-Берр до точки назначения караван преодолел за три ночи.
• В «яме» продолжаются работы по формированию опалубки будущего барьера биозащиты. Часть опалубки выполнена из прозрачного плексигласа. Это нужно для контроля за тем, как раствор заполняет сложные полости конструкции
• 18 мая сайт WNN (World nuclear news) сообщил об успешном испытании первого российского гиротрона, построенного для ITER. Испытания происходили в Нижнем Новгороде, и длились с 11 по 15 мая. Этот гиротрон имеет рабочую частоту 170 ГГц, при мощности 1 МВт и длительностью импульса до 1000 секунд. Чуть ранее о начале производства гиротронов для ITER заявили Япония и Европа.
• 25 мая были установлены два из четырёх силовых трансформаторов, которые будут питать ITER от французской промышленной сети напряжением 400 кВ. Вес каждого трансформатора 87 т. Трансформаторы понижают напряжение до стандартного значения 20 кВ. Каждый трансформатор установлен над аварийным бассейном. При потере оболочкой трансформатора герметичности заполненный гравием бассейн может принять до 44 м³ масла. Для предотвращения распространения огня трансформаторы находятся на расстоянии 8 м друг от друга, и разделены противопожарной стеной из бетона.
• 19 июня в России завершилось изготовление последнего проводника для тороидального поля. Тем самым приближается к завершению пятилетний контракт с ITER. Для этого в г. Глазов (Удмуртия) была «с нуля» построена линия по производству сверхпроводящих нитей (стрендов). В Подольске осуществлялось изготовление кабелей, а операции заключения кабеля в рубашку (джекетирование, англ. jacketed) и обжим производились в Протвино. После серии испытаний проводник будет доставлен в Италию, для изготовления катушек тороидального поля. К концу года весь объём российской доли сверхпроводящих материалов (28 проводников, общим весом 120 т) будет передан ITER.
• В июле был подготовлен «чистый цех» для намотки катушек полоидального поля. Первые компоненты уже прибыли. Сборка катушек начнётся уже в сентябре.
• 4 августа ITER отметил своеобразный юбилей. Ровно пять лет назад, в среду 4 августа 2010, одинокий экскаватор стал снимать дёрн на месте начинающихся земляных работ. За эти пять лет выполнен огромный объём работы. Извлечено 230 000 м³ скальных пород, подготовлена выемка в скале под «яму» реактора. Сформированы вспомогательные и дренажные тоннели. Построено несколько вспомогательных зданий, например ключевое Здание криостата (которое пока пустует). Стены и дно ямы забетонированы, установлено 493 антисейсмических колонны. Поверх сформирована плита Slab B2, толщиной в 1,5 м. Ведётся возведение стен Здания трития, готовится к заливке «корона» поддона криостата и плита B1. Площадка ITER подключена к французской промышленной электросети. Здание Сборочного цеха готовится к перекрытию, которое должно состояться в сентябре этого года. Для этого на земле собирается 700-тонная ферма. Эту конструкцию предстоит поднять на высоту 60 м с помощью двадцати двух гидравлических домкратов. К концу года количество рабочих, занятых на строительной площадке, возрастёт с 400 до 1000 человек.
• Первая декада сентября отмечена несколькими новостями. В городе Нака (Япония) приступили к тестированию секции центрального соленоида, изготовленного в США. Из Индии прибыла первая партия труб системы охлаждения. В ITER состоялась однодневная конференция руководителей проекта. На европейском токамаке TST Supra (построен ещё в 1988 г.) приближается начало тестирования вольфрамового дивертора (такого же, какой будет работать на ITER) по проекту WEST. Мишени дивертора будут испытаны в условиях, максимально приближенных к «боевым»: глубокий вакуум, сильнейшие магнитные поля, нейтронный поток до 20 МВт/м². В порт Этан-де-Берр прибыли из США три резервуара для системы водяного охлаждения токамака. Теперь этим цистернам за три ночи предстоит преодолеть путь до строительной площадки расстоянием 104 км.
• 10—11 сентября на сайте ITER стали появляться сообщения о начавшейся крупной операции — подъёму на 50 м и закреплению 730-тонной фермы перекрытия Сборочного цеха. Эту операцию проделали с отставанием от графика (первоначально объявляли, что подъём состоится в середине августа). На двух фото и можно увидеть, как изменилась строительная площадка за сутки. 14 сентября появился репортаж с фотографиями, детально описывающим этот процесс. Подъём осуществляется гидравлическими домкратами, которые «карабкаются», подобно альпинистам, по свисающему тросу. Двойной стальной трос свисает с временной фермы, установленной на верхушке каждой колонны. Эта технология подъёма по тросу (трос + эксцентриковый зажим), известная как «жумар» («Jumar»), была изобретена ещё в 1950 году для альпинизма. Операция началась 9 сентября с пробного подъёма на 20 см. Затем методом лазерной метрологии были проанализированы деформации фермы длиной 60 и шириной 25 м. 10 сентября началась основная операция: ферму поднимали около 15 часов. Скорость подъёма составляла чуть больше 2 м/ч. Гидравлические домкраты синхронно поднимали её по несколько сантиметров за шаг. Усилие, развиваемое каждым домкратом, составляло всего 30 % от его максимальной грузоподъёмности. Подъём закончился утром 11 сентября, к 04:00 часам местного времени. После окончания подъёма Генеральный директор ITER Бернард Биго перерезал ленточку, а в воздух были выпущены шарики, наполненные гелием. «Первые следы гелия в ITER», — пошутил Биго. Сейчас ферма удерживается наверху временными креплениями (эти детали имеют более темный серо-голубой цвет, в отличие от постоянных деталей здания, покрашенных в песочный). На ютубе выложен короткий ролик, где в анимации можно увидеть, как шел подъём, а кроме того, несколько интервью с работниками ITER.
• 15-17 сентября состоялось последнее заседание рабочей группы ITER по координации производства сверхпроводящих проводников для проекта. Начиная с 2008 года группа собиралась два раза в год. За это время было произведено и поставлено ITER сверхпроводящих материалов на сумму 600 млн €. Производство проводников для катушек полоидального, тороидального полей, для центрального соленоида и корректирующих катушек на тот момент было выполнено на 70 %. Оставшееся количество материалов находится на финишных участках производства и тестирования, участники рабочей группы уверены, что в самое ближайшее время оставшиеся контракты будут закрыты. Участники совещания поздравили друг друга с успехом; больше эта группа собираться не будет, поскольку считает свою задачу выполненной.
• 21 сентября. Продолжается монтаж узлов крепления фермы перекрытия к вертикальным пилонам сборочного цеха. Предстоит затянуть около 3 000 болтов (из 86 000 для всей конструкции). Обнаружилось, что 4 из 66 соединительных пластин не позволяют собрать узел — отверстия оказались смещены; эти пластины будут изготовлены заново. 28 сентября появилась галерея снимков, выполненных «с высоты птичьего полета». Снимки выполнялись со сверхмалого летательного аппарата, с высоты от 600 до 1300 м, и показывают строительную площадку ITER с разных ракурсов. На снимках, кроме перекрытого Сборочного цеха, можно разглядеть, как идут работы в «яме».
• На сайте ITER появилась статья, посвящённая системе управления токамака CODAC (Control, Data Access and Communication). Эта система предоставляет для персонала графический и текстовый интерфейс для взаимодействия с 220 устройствами, предназначенными для контроля и управления плазмой. «Общение» между устройствами интерфейса и устройствами контроля/управления происходит на языке протокола I&C (instrumentation and control), специально разработанном для CODAC. Пока рабочие монтируют сборочный цех и готовят к заливке «корону» в «яме», инженеры и учёные тренируются в управлении будущим токамаком. Для этого они проходят стажировку на уже действующих токамаках, в частности, корейском KSTAR и итальянском FTU. На этих машинах смонтированы системы управления, аналогичные системе CODAC на ITER. Участие России в формировании системы CODAC заключается в создании детектора нейтронного потока, устанавливаемого в диверторе. Параметр, замеряемый этим детектором, по сути измеряет мощность, выделяемую при термоядерной реакции.
• 28 сентября Россия отгрузила последнюю партию проводников для тороидальных катушек, выполнив тем самым свой контракт по тороидальным проводникам. Россия была ответственна за производство 20 % проводников для катушек тороидального поля. Всего Россия произвела 28 проводников (в том числе два резервных). Теперь эти проводники отправятся в Ла Специю (Италия). Проводник для D-образной катушки тороидального поля тоже имеет D-образную форму, и напоминает «двойной блин». Проводник намотан из стрендов из сплава ниобия и олова (Nb₃Sn), плакированных медью. Кроме этого, внутри проводника уложены медные жилы и сформированы каналы для циркуляции жидкого гелия. Вся эта сборка заключена в стальную оболочку. Одна катушка тороидального поля содержит шесть проводников. Каждый проводник помещается между двумя стальными радиальными платами. Каркас катушки содержит семь радиальных плат: две боковые и пять разделительных. Всего будет произведено 19 катушек тороидального поля, в том числе одна запасная. 10 катушек произведет Европа, 9 — Япония.
• 9 октября на сайте ITER появилась галерея микрорепортажей с фотографиями, посвящённая разным участкам строительства:
  • «Биозащита». Толщина бетонной стены на уровне плиты В2 составит 3,5 м. Работы по монтажу арматуры ведутся с апреля текущего года. Заливка специальным бетоном начнётся этом месяце. Будет залит один сегмент, 200° по окружности. Второй замыкающий сегмент (160° по окружности) будет залит в январе 2016 года.
  • «Чёрный бетон из Лапландии». Восемнадцать массивных колонн, поддерживающих структуру будущего Здания Трития, отливаются из особого бетона плотностью 3,9 т/м³ (против 2,5 т/м³ обычного строительного бетона). Для этого в бетон добавляют гравий из магнетита, добываемого в Кируне (Kiruna), на севере Швеции. Магнетит придает бетону чёрный цвет.
  • «Тысяча скважин». Начались работы на месте строительства Зданий питания магнитных систем. Этих зданий два, на плане ITER они обозначены номерами 32 и 33. Как обычно, перед началом строительства следует исследование почвы на наличие водяных линз, карстовых пустот и т. д. Для этого, с шагом около 5 м бурятся пробные скважины на глубину 15 м.
  • «Зима приближается». Идут земляные работы на месте будущего Здания холода (Cryoplant Building). Это здание (точнее, комплекс объектов с номерами 51, 52, 53, на плане строительства ITER), 121 м в длину, 47 м в ширину и 19 м в высоту, расположено недалеко от строящегося сейчас Сборочного цеха. На фотографии можно рассмотреть, что часть временных конструкций Сборочного цеха уже демонтирована.
  • «Дворец паука». Сборочный цех сейчас напоминает гигантского 22-ногого паука, притаившегося на строительной площадке. Рабочие почти закончили затягивать 3 000 болтов, удерживающую ферму перекрытия. Часть вспомогательных ферм и пилонов уже удалена. На фотографии слева внизу можно увидеть фрагмент обшивки, в настоящий момент проходящую стадию тестирования.
• В Индии, в городе Hazira началась упаковка первого сегмента будущего криостата перед транспортировкой во Францию. Напомним, всего оболочка криостата конструктивно разбита на 54 сегмента. Эта первая поставка. Контейнер отправится морем до порта Этан-де-Берр, а оттуда 104-километровым маршрутом прибудет на строительную площадку ITER в конце ноября. До конца года прибудет два конвоя с сегментами криостата. Всего поддон криостата будет собран из 12 сегментов.
• 20 октября Южная Корея получила из Индии комплектующие для производства секции № 6 (VV-6) вакуумной камеры (англ. vacuum vessel) . Корея ответственна за производство двух секций вакуумной камеры (из девяти). Снаружи к вакуумной камере, с помощью кронштейнов, крепятся тороидальные и полоидальные магнитные катушки. Эти структурные элементы и кронштейны — вклад Индии в производство вакуумной камеры
• 21 октября был залит первый сектор стены биозащиты. Этот сектор по окружности составляет 200°. Второй сектор (оставшиеся 160°) будет залит в январе 2016 года.
• Первая партия оборудования для намотки полоидальных катушек сейчас доставляется из Италии. В Здании полоидальных катушек (на схеме ITER это здание числится под номером 55) уже организовано два чистых участка, а часть оборудования и расходных материалов ожидают начала работ. Намотка начнётся с квалификационного испытания, где полноразмерный макет катушки будет намотан обычной медью. Китаем уже подготовлены два «фиктивных» проводника для такого испытания. Если намотка и пропитка эпоксидной смолой проводника окажется успешной, можно будет приступать к изготовлению катушки из сверхпроводящих материалов. Напомним, катушка PF-1 (самая верхняя, и будет установлена последней), производится в России, катушки c PF-2 по PF-5 будут изготовлены на месте, а контракт на производство PF-6 заключен с Китаем.
• В ноябре состоялось заседание Управляющего совета проекта, на котором было принято решение о том, что дата пуска проекта откладывается, как минимум, ещё на 6 лет — до 2025 года. Кроме того, у стран-партнёров проекта было запрошено увеличение финансирования проекта. 19 ноября был выпущен пресс-релиз, где подведены основные итоги. В релизе сообщается об утверждении Советом ITER графика работы на ближайшие два года. Кроме того, сообщается о создании Независимой группы для анализа деятельности ITER, с целью выработки мер по снижению затрат, ускорению строительства. Свои выводы Независимая группа должна представить в августе 2016 года.
• 24 ноября в промышленный порт Марселя, Фос-сюр-Мер (Fos-sur-Mer) прибыл сухогруз «Industrial Hedland», который привез из Индии двенадцать сегментов криостата общей массой 640 т. Этот груз был перегружен на баржи, которые доставили его в порт Этан-де-Бер, откуда привычным маршрутом перевезён по автомобильной дороге, двумя конвоями, по три трейлера. На строительную площадку ITER элементы криостата прибыли 10 и 17 декабря. В настоящее время сегменты распакованы и хранятся в помещении с климат-контролем (в Здании криостата). Сварочные работы начнутся летом 2016 года.
• 4 декабря на сайте ITER появилась первая ночная панорама. На ней можно увидеть, что изменилось на строительной площадке по сравнению с сентябрём, когда сверхмалый летательный аппарат выполнил фотографирование. Можно разглядеть почти всю строительную площадку. Слева направо: бетонный завод (стоит практически на месте будущей градирни); 80-метровое Сервисное здание (номер 61 на плане ITER) уже построено и ждёт облицовки; Сборочный цех начал покрываться облицовкой; на заднем плане (сквозь Сборочный цех виден светлый квадрат) в Здании криостата ночная смена занята испытанием мостового крана Здания — кран должен поднять 220 т, на 10 % больше его номинальной грузоподъёмности; справа от «ямы» токамака (на среднем плане) возводят Здание питания магнитных систем; ещё правее (на ближнем плане) идут работы на фундаменте Здания инжекторов нейтральных атомов.
• В последних числах декабря Китай выполнил свою часть контракта по поставке проводников для тороидальных катушек. Эти проводники имеют D-образную форму и выполнены из ниобий-оловянного сплава. Доля Китая в выработке проводников 7,5 %. Напомним, Россия закрыла свой контракт по поставке тороидальных проводников ещё в сентябре 2015.

2016 год

Перечень событий 2016 г.

• В январе, после новогодних каникул, возобновились работы в «яме» Здания токамака. Уже 70 % колонн, поддерживающих будущую плиту В1, успешно отлиты. В ближайшие дни будет отлит замыкающий сектор биозащиты (160° по окружности). Напомним, первый сектор биозащиты уровня В2, был отлит в октябре 2015 года. Устанавливается опалубка для отливки плиты следующего уровня В1. Работы на уровне В1 начнутся в первом квартале 2016 года. В Здании полоидальных катушек монтируется оборудование для намотки этих катушек.
• Перед южными воротами Сборочного цеха заканчиваются работы на фундаменте Здания очистки — технологического помещения, вплотную примыкающего к Сборочному цеху. Эти работы были начаты ещё в сентябре 2015 г. На сайте ITER это здание называется «Cleaning House». К чистоте внутренней полости вакуумной камеры токамака предъявляются очень высокие требования. Поэтому любая деталь, прежде чем попасть в Сборочный цех, должна пройти цикл работ по удалению загрязнений. В этот цикл входит сдувание пыли сжатым воздухом, обмывка дистиллированной водой со специальными моющими средствами, сушка. Во время очистки загрязнения с деталей могут попасть в атмосферу Здания. Поэтому перед открытием ворот, соединяющих это помещение со Сборочным цехом, воздух внутри Здания очистки вентилируется не менее 8 часов. Для транспортировки деталей создаются уникальные самоходные трейлеры. Например, один из трейлеров должен будет доставить из Здания Криостата в Сборочный цех поддон криостата массой 1250 т. Фундамент Здания с запасом рассчитан на такие нагрузки. Размер Здания очистки 39,5 м в ширину, 48 м в длину и 19,5 м в высоту. В ближайшие несколько недель начнётся возведение самого здания.
• Китай объявил об успехе квалификационного испытания оборудования, на котором будет наматываться полоидальная катушка PF-6. Намотка для испытания велась имитационным кабелем из простой меди, на полноразмерном макете катушки. При квалификационном испытании весь технологический цикл пройден от начала до конца. После окончания намотки катушка пройдет испытание в вакуумной камере, которая специально создавалась для этих целей. Готовая катушка будет иметь внешний диаметр 10 м, её масса 350 т. Обмотка катушки состоит из девяти одинаковых проводников. Каждый проводник представляет собой «двойной блин», в котором сверхпроводящий кабель из ниобий-титанового сплава уложен по спирали. Напомним, Россия должна поставить ITER катушку PF-1, аналогичную той, которую производит Китай. Остальные катушки (PF-2, 3, 4, 5) готовятся к намотке на месте, в Здании полоидальных катушек.
• Индийская компания Flowserve объявила о завершении производства шести дистанционно управляемых клапанов для жидкого гелия. Эти клапаны будут управлять потоками гелия от 80 К азот-гелиевого теплообменника к циркуляционным насосам. Каждый клапан 2,5 м в высоту и массой более 1,5 т, максимальный расход жидкого гелия 4,4 кг/с. Это самые крупные в мире произведенные клапаны для жидкого гелия. Клапаны отправятся в Китай для сборки с другим оборудованием. Головным подрядчиком, ответственным за монтаж криогенной системы ITER, является Air Liquide из Европы. Напомним, криогенная система состоит из двух азотных контуров, обеспечивающих охлаждение тепловых щитов и гелиевых теплообменников до 80 K и трех идентичных гелиевых подсистем с двумя контурами 50 K и 4 K.
• В Италии (консорциум AMW) производятся первые элементы вакуумной камеры. Некоторые поковки весят около 10 т. Для деталей вакуумной камеры ITER используется специально разработанная низкоуглеродистая сталь 316LN, легированная хромом, никелем и азотом. Для производства поковки гранулы стали, хрома и никеля смешиваются в определённой пропорции. Смесь тщательно перемешивается. Затем смесь плавится при температуре примерно 1500 °С. Жидкий металл разливается в специальные формы, где застывает. Затем отливку нагревают до 1000 °С и формуют методом горячего прессования. Этим методом удается получить заготовки двойной кривизны. Предстоит изготовить более 1000 элементов вакуумной камеры. После изготовления детали свариваются вместе. Каждая секция вакуумной камеры состоит из четырёх сегментов. Всего Европа построит семь секций (из девяти). Две секции должна изготовить Корея.
• На сайте ITER выложена серия фотографий, отражающая текущее положение дел. Число рабочих достигло 1000 человек. Опубликована дневная панорама места строительства, выполненная с той же точки, что и ночная панорама конца 2015 года. Возводятся стены Здания Трития уровня B2. Они готовы уже на 80 %. Залит второй (замыкающий) сегмент барьера Биозащиты уровня B2. Рабочие начали наращивать арматуру уровня B1. Сервисное здание (здание 61 на плане ITER) покрывается облицовкой. Зеркальные панели облицовки Сборочного цеха, выполненные из полированного алюминия, будут отражать окружающую среду. Это символ «чистой энергетики», которой является термояд. На чистом участке Здания полоидальных катушек все готово к намотке двух катушек. Эти работы начнутся в августе.
• Корея приступила к производству первого из двух стапелей, которые будут установлены в строящемся сейчас Сборочном цехе. Каждый стапель является весьма внушительным инструментом: его высота 22 м, собственная масса 860 т, управляется гидравлическими приводами и системой прецизионных датчиков. Каждый стапель служит для сборки секции вакуумной камеры с двумя D-образными катушками тороидального поля общей массой 1200 т. Как будет происходить сборка, можно увидеть на ролике. Первый стапель будет готов к октябрю, после чего начнется серия заводских испытаний. Затем инструмент будет разобран и доставлен в ITER. Это произойдет ориентировочно в середине 2017 года.
• На сайте ITER появилась статья, посвященная строительству Фабрики Холода — криогенной системы (в ITER её называют cryoplant). Эта система служит для охлаждения сверхпроводящих магнитов токамака (потребление 45 % криогенной мощности), питания тепловых экранов (которые служат для уменьшения температурного градиента между окружающей средой и внутренней средой криостата; потребление 40 %), питания криогенных насосов (потребление 15 %). Гелиевый контур Фабрики разбит на три идентичные подсистемы. Каждая подсистема в своем составе содержит шесть мощных компрессоров винтового типа, четыре высокоскоростных турбодетандера, десять алюминиевых теплообменников. Криогенная мощность Фабрики 75 кВт, причем только 75 % этой мощности будет направлено на охлаждение, остальная мощность пойдет на восполнение потерь. Электрическая потребляемая мощность составит 35 МВт. Хладагенты криосистемы — гелий и азот. Азот будет получен на месте из атмосферного воздуха. Гелий будет закупаться. Для доставки гелия сконструированы термоизолированные контейнеры объёмом 40 м³. В этих контейнерах гелий будет находиться в жидком виде при температуре минус 269 °С. Всего потребуется 25 т гелия. Для заполнения системы гелием понадобится семь контейнеров. Производство всех комплектующих Фабрики Холода завершится к концу 2016 года, а окончательная сборка на месте ожидается к апрелю 2017. В статье есть фото, на котором можно увидеть текущее положение дел по строительству фундамента будущего Здания холода. Оно расположено справа от Сборочного цеха (если смотреть из штаб-квартиры ITER), напротив Здания полоидальных магнитных катушек.
• Европа отчиталась о завершении производства своей доли проводников для D-образных катушек тороидального поля. Каждый проводник представляет собой «двойной блин». «Двойным блином» в ITER называют конструкцию из стальной разделительной платы (D-образной формы в плане), в которой профрезерованы по 11 желобов с каждой стороны, с уложенным в эти желоба сверхпроводящим кабелем. Внутри кабеля находятся сверхпроводящие нити (стренды) и канал для циркуляции жидкого гелия. Один «двойной блин» содержит более 20 км ниобий-оловянных стрендов. Всего на одну катушку потребуется 88 км стрендов. Будет изготовлено девятнадцать D-образных катушек (одна запасная). Напомним, десять катушек произведет Европа, девять — Япония. В настоящий момент в Ла Специя (Италия) приступили к изготовлению первых катушек.
• На этом фото можно увидеть не только посадочное место направляющей мостовых кранов, но и состояние дел в «яме» реактора и в самом Сборочном цеху. Большие полукружия на полу Сборочного цеха являются фундаментом двух стапелей, для сборки секции вакуумной камеры с двумя D-образными катушками.
• Франция готовит к поставке комплектующие для двух гигантских мостовых кранов Комплекса токамака (Сборочный цех и Здание токамака), номинальной нагрузкой 750 т каждый. В небольшом городе Villefranche-sur-Saône, под Лионом (Франция), четыре барабана для этих кранов проходят заводские испытания. Затем они отправятся на строительную площадку, куда прибудут к середине апреля. Каждый барабан 5 м высотой, 5 м шириной и 10 м длиной, массой 350 т. Из Испании сухогруз «Fehn Mariner» доставил в Марсель две гигантские 47-метровые балки (155 т каждая) для мостовых кранов. Балки были перегружены на баржи и отправлены в порт Этан-де-Берр. На строительную площадку ITER балки прибыли двумя конвоями (18 и 21 марта). Балки, до момента установки в Сборочном цеху, будут хранится в Здании полоидальных катушек. В апреле ожидается прибытие ещё двух балок. Эти краны могут использоваться как независимо, так и совместно. При совместном использовании краны могут поднимать и перемещать нагрузку до 1500 т с точностью до миллиметра. В Сборочном цеху краны планируется установить в июне 2016 года. После завершения возведения Здания токамака рельсы, по которым передвигаются краны, будут продлены на 80 м, чтобы детали, собранные в Цехе, можно было переместить и установить в «яме».
• Европа сообщила о сборке первого пакета проводников D-образной катушки тороидального поля. Каждый пакет состоит из семи одинаковых проводников. Проводник представляет из себя «двойной блин», намотанный из ниобий-оловянного сплава. После испытаний на герметичность пакет будет вставлен в D-образный каркас из нержавеющей стали размерами 9×17 м. Масса каждой катушки 310 т. На этих фото можно увидеть пакет в процессе сборки.
• США (город Poway, Калифорния) отчитались о намотке пробной секции Центрального соленоида (CS). Теперь секция будет подвергнута термообработке, изоляции, пропитке эпоксидной смолой в вакуумной камере. Пробная секция уложена из 16 слоев проводника, каждый слой намотан из 14 витков по спирали. Рабочая секция будет содержать 40 слоев кабеля по 14 витков. Всего будет изготовлено шесть рабочих секций и седьмая, запасная.
• В северо-восточном крыле Здания Трития, начиная с конца марта, на уровне В1 устанавливаются шесть резервуаров объёмом 20 м³ и два резервуара объёмом 100 м³. Эти емкости являются «неизвлекаемыми», поскольку скоро над ними будет располагаться плита В2. Это первое установленное оборудование Здания. Емкости являются элементами системы извлечения трития. На сайте ITER можно увидеть несколько фото, а на ютубе короткий ролик, посвященный этому событию.
• С 4 по 7 апреля в Корее состоялось заседание представителей производителей вакуумной камеры для ITER. На сайте ITER появился репортаж, посвященный производству первой из двух секции вакуумной камеры, которые должна изготовить Корея. В целом секция готова на 40 %. Каждая секция состоит из четырёх сегментов. На фото можно увидеть произведенные сегменты.
• 12 апреля на сайте ITER появилась серия фотографий, сделанных с беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Можно увидеть, что рабочие примерно на четверть по окружности уже сформировали нижнюю опалубку плиты B1 Здания токамака, и сейчас готовят арматурный каркас. Сервисное здание уже построено, Сборочный цех «оделся» облицовкой, фундамент Фабрики Холода завершен, рядом с бетонным заводом начали строить бассейн градирни.
• Прибыли ещё две балки для мостового крана Сборочного цеха.
• Индия отчиталась об изготовлении оснастки, которая будет нужна для операций с криостатом. Оснастка состоит из трех рам (оправка для сварки секций из фрагментов, транспортировка из Здания криостата, траверса для подвешивания под мостовым краном), и нескольких небольших вспомогательных траверс. Оснастка уже прошла неразрушающий контроль. На фото можно увидеть оснастку после пробной сборки. Теперь она будет разобрана и отправлена морем в ITER.
• 2 мая Европа представила фото первого D-образного пакета проводников после обмотки стеклотканью. Теперь пакет ожидает пропитка эпоксидной смолой. Затем пакет ожидает испытание охлаждением до 4K и током в несколько десятков килоампер. Наконец, он будет вставлен в каркас из нержавеющей стали.
• Россия подписала пакет документов, стартующих начало работ по изготовлению и поставке ITER средств диагностики для токамака.
• Была залита первая секция плиты B1. Площадь секции 750 м², было израсходовано 540 м³ бетона. Следующая заливка произойдет в течение двух недель.
• Китай отгрузил первый из трех трансформаторов сети PPEN, которые произвел по контракту с ITER. Напомним, ITER подключен к французской промышленной сети напряжением 400 kV. Внутренних электросетей ITER две. Первая сеть называется SSEN (the steady state electrical network — электрическая сеть постоянной мощности). Вторая сеть переменной мощности PPEN (the pulsed power electrical network). По сравнению трансформаторами сети SSEN (сами по себе немаленькими, их масса 90 т) поставляемый трансформатор настоящий монстр. Его высота 15 м (вместе с изоляторами), длина 13 м, масса 460 т. В момент зажигания плазмы потребители сети PPEN разовьют нагрузку до 450 МВт. Этим объясняются столь большие размеры трансформатора. На строительную площадку трансформатор прибудет в начале июня. Остальные два будут отгружены после заводских испытаний.
• В Сборочном цехе идут работы по укладыванию рельсового пути для козловых кранов. Рельс по всей длине опирается на массивные балки длиной 9,3 м, и массой 20 т. Эти балки, в свою очередь, крепятся к вертикальным пилонам Цеха, на высоте 43 м. Одну такую балку, перед подъёмом, можно увидеть на полу Сборочного цеха. Ожидается, что в первых числах июня начнется монтаж козловых кранов.
• На сайте ITER появилась статья, посвященная вспомогательной оснастке. Ещё в декабре 2015 года ITER подписал с CNIM Industrial Systems (Тулон, Франция) контракт на разработку и постройку оснастки для работ внутри вакуумной камеры. После установки всех секций потребуется смонтировать на внутренних стенках вакуумной камеры множество систем: корректирующие катушки, бланкет, дивертор и др. Вспомогательное оборудование необходимо для безопасной работы персонала внутри вакуумной камеры. Высочайшие требования к чистоте внутренней полости накладывают жесткие ограничения на лакокрасочное покрытие инструментов, их смазку — как на возможный источник загрязнений, которые могут попасть в камеру.
• В Здании полоидальных катушек идут работы по подготовке к монтажу в Сборочном цехе двух козловых кранов. Четыре 155-тонных балки и тележки для них уже доставлены. До конца мая ожидается прибытие четырёх барабанов. После того, как все будет смонтировано, балки с сопутствующим оборудованием будут перемещены в Сборочный цех. Огромный гусеничный кран, который должен поднять балки на высоту 45 м и точно поставить на рельсы, будет находится снаружи Сборочного цеха. Его крюк опустится через отверстие в крыше Цеха. Эта зрелищная операция (на сайте ITER её называют не иначе, как «Wow! moment») запланирована на июнь.
• 23 мая European Domestic Agency объявило об успехе квалификационной намотки макета полоидальных катушек PF-2 и PF-5. Было намотано 60 витков имитационным кабелем. Этот кабель специально изготавливался для испытания оборудования. Он имеет такие же геометрические размеры, что и сверхпроводящий кабель, но его начинка выполнена не из ниобий-титановых стрендов, а из обычной меди.
• 27 мая Индия отгрузила ещё три сегмента поддона криостата. Предыдущая отгрузка произошла в ноябре прошлого года. Вместе с деталями криостата отправляется разобранная оснастка — набор из трех рам, которые нужны для операций при сборке оболочки криостата. Прибытие сухогруза «BBC Oregon» в порт Этан-де Берр ожидается в середине июня.
• Япония заканчивает производство первого образца вольфрамового дивертора. В июне образец отправится в Россию, где пройдет испытание в условиях, максимально приближенных к «боевым». Мишени дивертора подвергнутся интенсивному нейтронному излучению в условиях значительного теплового излучения, при глубоком вакууме.
• 1 июня в порт Этанг-де-Берр из Китая прибыл первый из трех трансформаторов сети PPEN.
• В понедельник, 6 июня, на строительную площадку ITER начали прибывать комплектующие гигантского гусеничного крана, одного из самых больших в мире. Для доставки крана понадобится 50 грузовиков. Сборка крана будет происходить 10 дней. Все комплектующие козловых кранов уже перемещены в Сборочный цех и ожидают подъёма. На фото можно увидеть обстановку внутри Сборочного цеха.
• Компания Nuvia представила фотографии прототипов шаровых подшипников, которые будут поддерживать криостат (с токамаком внутри). Поддон криостата опираетcя на железобетонную «корону», которая уже сформирована на плите B2. Для того, чтобы вибрации, возникающие при работе токамака, не передавались на основание, проектировщики ITER предусмотрели 18 упорных подшипников. Эти подшипники аналогичны тем, что позволяют «дышать» пролетам мостов. Проблема заключалась в том, что тефлоновая смазка, применяемая в подшипниках мостов, не годится для токамака с его мощным нейтронным излучением. Эксперименты показали, что тефлон быстро (за полгода) деградирует под действием бомбардировки нейтронами. Поэтому в качестве смазки, после многочисленных экспериментов, была применена комбинация медно-алюминиевого сплава с сульфатом молибдена. Эту новую супер-смазку уже назвали «космической» — она долго и успешно работает в условиях вакуума, излучения, выдерживает огромные нагрузки и при этом снижает трение в 2 раза по сравнению с тефлоновой. Прототипы шаровых подшипников можно увидеть в статье.
• 14 июня на сайте ITER появились первые фото гигантского гусеничного крана LR 11 000 «Mammoet». Кран может поднять 1000 т груза на высоту 220 м. Он расположен на площадке между Сборочным цехом и строящейся сейчас Фабрикой холода. Можно увидеть, что у крана сзади смонтирована дополнительная стрела, на которой висит противовес. Кран должен поднять четыре 155-тонных балки козловых кранов Сборочного цеха, тележки, барабаны. Подъём должен начаться на этой неделе.
• 16 июня Объединенный Совет ITER и Национальных Агентств ITER утвердил единый график производства комплектующих, их доставки и сборки. График признан «напряженным, но технически осуществимым». Согласно этому графику первая плазма ITER ожидается в декабре 2025 года. В ноябре Совету ITER будет представлен на утверждение детализированный (расширенный) график, где, кроме крупных, будут расписаны и все мелкие операции.
• На сайте ITER появился репортаж с фотографиями, посвященный монтажу козловых кранов Сборочного цеха. Работы начались 15 июня. На небольшом ролике, снятом со сверхмалого беспилотного ЛА, показан пролёт над строительной площадкой ITER и внутри Сборочного цеха. В настоящее время все тяжелые детали обоих 750-тонных кранов подняты и установлены на место. Предстоит ещё много работы — прокладка и подключение питающих и управляющих кабелей, проверки и испытания. Ввод в эксплуатацию этих кранов намечается в феврале 2017 года. Комплектующие вспомогательных 50-тонных кранов Цеха ожидаются в октябре этого года. Для их монтажа не потребуется гигантского крана, строители ITER рассчитывают на свои силы. В эксплуатацию вспомогательные краны будут введены через полгода после основных. Кран LR 11 000 «Mammoet» уже разбирается и отправляется в Швейцарию, на место следующего своего контракта.
• В России, на Средне-Невском судостроительном заводе в настоящее время пропитывается эпоксидной смолой первый «двойной блин» (сборка сверхпроводящего кабеля с «гребенкой» — разделительной радиальной двусторонней платой) полоидальной катушки PF-1. Эпоксидная смола после отвердевания придаст кабелю жесткость, надежно зафиксировав его в углублениях «гребенки». Всего для этой катушки будет изготовлено восемь таких проводников. Вес катушки составит 300 т, а внешний диаметр около 10 м.
• В Здании Криостата начинаются работы по сборке криостата. Сперва будет собрана оправка — рамная конструкция, предназначенная для удержания всех сегментов на месте в процессе сварки. В июле в Здании будет установлено сварочное оборудование. Сварочные работы планируются начать в августе. Недостающие три сегмента поддона криостата, каждый весом 120 т, ожидаются из Индии в сентябре.
• 27 июня было объявлено о завершении международного тендера, который длился год. Выбирался подрядчик для сборки токамака и монтажа обеспечивающих систем. Победителем оказалось совместное предприятие MOMENTUM. Это транснациональная корпорация, куда входят Amec Foster Wheeler (Великобритания), Assystem (Франция) и KEPCO Engineering and Construction (Корея). Контракт с бюджетом €174 миллиона рассчитан на десять лет.
• Компания Cryostar (Франция), отчиталась об изготовлении четырёх турбодетандеров азотного (80 К) контура. Турбодетандеры уже прошли заводские испытания. На площадку ITER агрегаты доставят осенью
• 11 июля появилось фото собранной рамы — оправки для сборки криостата. Внешний размер рамы 34 м. Теперь на неё будут установлены сегменты поддона криостата и выставлены с помощью лазерной метрологии. Сварочные работы начнутся с опережением графика, уже в этом месяце. Собранный поддон криостата будет весить 1250 т. Это самая тяжелая деталь машины. Сборка криостата продлится около полутора лет и завершится в конце 2017 года.
• 18 июля ITER опубликовал репортаж из серии фотографий, на которых показан вид на строительную площадку со сверхмалого БПЛА. На фото видно, что половина плиты В1 Здания токамака уже сформирована. Сборочный цех обзавелся временной стеной, отделяющий его от Здания токамака. Стена нужна для создания чистоты внутри Сборочного цеха. Когда Здание токамака будет построено, эта стенка будет разобрана.
• 18 июля Компания General Atomics in California (США) опубликовала подробный фотоотчет о изготовлении секций Центрального соленоида (CS). Фотографии были сделаны во время производства пробной секции. Всего будет изготовлено семь секций (шесть рабочих, плюс одна запасная). Первый этап изготовления секции — это, собственно, сама намотка. Гибочная машина придает проводнику форму спирали, укладывая слоями. В каждом слое 14 витков. Секция состоит из 40 слоев. После намотки секция подвергается термообработке при температуре 650°С. При этом внутри проводника медная оболочка спекается с ниобий-оловянным сплавом, легируя его (именно в этот момент и образуется тот самый знаменитый сверхпроводник, позволяющий создавать сильнейшее магнитное поле в 13 Т). На фотографиях можно увидеть отличие пробной секции, намотанной во время квалификационного изготовления, от настоящей. Пробная секция изготавливается с меньшим количеством слоев (16 вместо 40). Для того чтобы компенсировать меньший вес, сверху на проводник во время термообработки водрузили четыре равных по массе стальных «блинов». После термообработки каждый виток обматывается изоляцией из стекловолокна. Это нужно делать крайне осторожно, поскольку кабель становится хрупким и чувствительным к деформациям. Следующий этап после обмотки — секция помещается в вакуумную камеру для пропитки горячей эпоксидной смолой. После затвердевания смола придает секции необходимую жесткость. Последний этап производства — холодное испытание. Секция охлаждается до 4.7 К с одновременной подачей тока силой 48.5 кА. При таком режиме проводник секции должен находиться в сверхпроводящем состоянии. Если все в порядке, секция готова к отправке в ITER.
• 18 июля Европа отчиталась в завершении производства своей доли проводников для полоидальных катушек. Стренды для этого проводника были изготовлены в России, на Чепетском механическом заводе. Теперь проводник, после заводских испытаний, отправится в Китай, который производит катушку PF-6. Напомним, Китай уже произвел квалификационное изготовление макета катушки PF-6.
• 25 июля на сайте ITER появился репортаж о ходе работ в «яме» и вокруг Сборочного цеха. На уровне плиты B1 уже залито шесть (из одиннадцати) секторов. На залитых секторах сразу формируются массивные колонны для поддержки будущей плиты L1. Шесть из восемнадцати колонн уже отлиты. Слева от Сборочного цеха (между Цехом и Сервисным зданием) рабочие выкладывают арматуру для фундамента Здания радиочастотного нагрева. Здание будет иметь размеры 45 м в длину, 49 м в ширину и 26 м в высоту. Это Здание является «домом» для 24 гиротронов. Гиротроны будут передавать энергию плазме через вакуумированные волноводы. Монтаж оборудования в этом Здании планируется начать в октябре 2017 года. Внутри Сервисного здания продолжаются отделочные работы. Здание построено над траншеей. Внутри Сервисного здания будут расположены чиллеры кондиционирования воздуха в Здании токамака (напомним, давление воздуха в этом здании будет ниже, чем «на улице» — для предотвращения попадания радиоактивных материалов в окружающую среду, в случае случайной утечки), система деминерализации воды, компрессоры, мастерские. Между Сборочным цехом и Зданием криостата практически собран каркас Здания очистки. Здание очистки является барьером между окружающей средой и сверхчистой средой Сборочного цеха и Здания токамака. Любая деталь токамака, прежде чем попасть в Сборочный цех, пройдет многоступенчатый цикл очистки (обдува сжатым воздухом, мойки, сушки и вентиляции) внутри Здания. Справа от Сборочного цеха (напротив Здания полоидальных катушек) ведется возведение Фабрики Холода. Сейчас рабочие возводят колонны для козловых кранов и формируют массивные плиты, которые будут фундаментами для мегаватных насосов и высокоскоростных турбодетандеров. Конструкция Здания холода будет возведена в апреле 2017 года. На сегодняшний день число рабочих на строительной площадке ITER превысило 1500 человек. Строительные работы одновременно ведутся на шести зданиях. Три объекта находятся на стадии земляных работ и подготовки к строительству.
• 25 августа состоялся первый круглый стол между руководством ITER и генеральным подрядчиком, международным консорциумом Momentum, который будет производить сборку токамака.
• 1 сентября Индия отгрузила оставшиеся три сегмента поддона криостата. В порт Этан-де-Берр груз прибудет в первых числах октября. В Здании криостата начались работы по сборке поддона криостата. Все сегменты зажаты в раму, и рабочие Индийского национального агентства приступили к сварке.
• 5 сентября на сайте ITER появился 10-минутный ролик, снятый корпорацией Mitsubishi. Этот ролик (на английском языке) рассказывает, как производится стальная рама тороидальной магнитной катушки.
• С 30 августа по 5 сентября был произведен эксперимент по высокоскоростной передаче данных из ITER в город Rokkasho (Япония). В этом городе расположен дубликат диспетчерской ITER, которая в реальном масштабе времени позволяет японским ученым увидеть параметры каждого выстрела токамака. По оценкам, информация, собираемая всеми датчиками токамака во время выстрела, будет составлять свыше 1 терабайт. Средняя скорость передачи данных в эксперименте составила 7,9 гигабит в секунду (или 50 терабайт в сутки). Для этого использовался новый протокол MMCFTP, позволяющий распараллелить передачу значительного массива файлов. Выгоду от внедрения новой технологии получат около 50 миллионов студентов и преподавателей, ученые, работающих на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, а также астрономы, использующие радиотелескопы со сверхдлинной базой.
• 6 сентября появилось сообщение об успешном изготовлении первого «двойного блина» для катушки PF-1. Катушка производится в России, на Средненевском судостроительном заводе. Всего предстоит изготовить восемь аналогичных двойных блинов. Большой технической задачей оказалось найти способ погрузки готовой катушки массой 300 т и диаметром 10 м на корабль, который доставит PF-1 «домой», в Карадаш. Для этого требовалось арендовать (или построить) гигантский плавучий кран. Инженеры Средненевского судостроительного завода решили эту задачу с истинно русской смекалкой. Весь многоступенчатый процесс изготовления катушки PF-1 будет происходить на палубе специально построенной для этой цели баржи «ИТЭР 2016». После завершения сборки баржа выйдет по каналу в Неву, причалит к транспортному кораблю. Катушка, вместе с поддерживающей её рамой, будет поднята корабельной стрелой и загружена в трюм сухогруза. Это решение оказалось во много раз дешевле, чем арендовать (или строить) кран для такой операции. На этом ролике можно увидеть некоторые этапы изготовления катушки и интервью с персоналом.
• 12 сентября Китай объявил об успешном заводском испытании третьего (из трех) трансформаторов сети переменной (импульсной) мощности PPEN. Первый из трансформаторов уже прибыл на строительную площадку ITER в июне 2016 года. В ближайшие дни будут отправлены второй и третий трансформаторы. Масса каждого 460 т.
• 26 сентября Европейское агентство ITER заявило об успешном заводском испытании 85-тонных компрессоров для азота. В целом строительство Фабрики холода идет успешно. Продолжаются работы по возведению здания Фабрики. Площадь этого здания 5 400 м². Примерно 90 % комплектующих для Фабрики холода прибудут на строительную площадку до конца года (всего ожидается около 250 поставок). Например, в ноябре ожидаются три 137-тонных гелиевых фабрики. Все три фабрики идентичны и внешне представляют собой вакуумированную цистерну диаметром 4.2 и длиной 21 м. Внутри каждой цистерны расположено оборудование для циркуляции, охлаждения и переключения потоков жидкого гелия. К статье приложены двенадцать фотографий, на которых изображены комплектующие.
• 29 сентября на ютубе был опубликован ролик, рассказывающий о ходе квалификационной намотки полоидальной катушки PF-5. Намотка шла на чистом участке Здания полоидальных катушек.
• 30 сентября руководство ITER заключило первый контракт с Австралийской организацией Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). Это первый контракт со страной, которая не является участником ITER. Сотрудничество предусматривается в ряде областей, включая диагностику, материаловедение, сверхпроводящие технологии, теория и моделирование поведения термоядерной плазмы.
• В начале октября Индия отчиталась об успешном испытании прототипа системы ICRH (Ion Cyclotron Resonance Heating — Ионно-циклотронный резонансный нагреватель). Эта система работает в диапазоне частот 40-55 МГц и вносит в плазму 20 МВт. Этот результат позволяет Индии приступить к производству ICRH и высоковольтных источников питания для этой системы.
• Рабочие компании CNIM в Здании полоидальных катушек выполняют чрезвычайно деликатную операцию — просверливание отверстий в оболочке ниобий-титанового сверхпроводника для циркуляции гелия. Перед джекетированием (заключением стрендов в стальную оболочку), ниобий-титановые стренды группируются в пять прядей. Каждая прядь оборачивается фольгой. Для присоединения к кабелю штуцера циркуляции жидкого гелия в стальной рубашке кабеля предстоит просверлить отверстие. Когда отверстие проделано, следует аккуратно вырезать фольгу. Толщина фольги 0,2 мм. Эту операцию надо выполнить так, чтобы не повредить хрупкие стренды. Для этого используется инструмент, напоминающий слегка увеличенную копию бормашины стоматолога. Для того, чтобы стружки и обрезки фольги не попали внутрь кабеля, в него накачивается сжатый воздух. Характерное шипение предупреждает рабочего, что отверстие уже проделано.
• 8 октября в порт Этан-де-Берр прибыли из Индии последние три сегмента поддона криостата.
• 10 октября был установлен на штатное место первый из трех трансформаторов питания сети импульсной мощности PPEN. Трансформатор прибыл из Китая ещё в июне, и до сих пор хранился на самоходном трейлере. Чтобы не использовать мощный (и дорогостоящий) кран для перемещения такой внушительной нагрузки, инженеры пошли на техническую хитрость. Самоходный трейлер был «припаркован» рядом с местом штатной установки. Техники приподняли трансформатор с помощью гидравлических домкратов, выкатили из под него трейлер. Затем под трансформатор были подложены временные железобетонные блоки. Под трансформатором были смонтировали кронштейны с роликами. Тем самым трансформатор обзавелся «железнодорожным» шасси. Затем трансформатор снова приподняли и временные блоки удалили. Осталось опустить трансформатор на заранее смонтированные рельсы. По рельсам он был перемещен на штатное место. Шасси трансформатора можно увидеть на фото в статье. Трансформатор ещё не подключен. Следует смонтировать на нём изоляторы, заправить трансформаторным маслом. Его масса после этих операций возрастет до 460 т.
• 17 октября на сайте ITER появилась статья с серией фотографий, сделанных с БПЛА. Фото отражают изменения, произошедшие на строительной площадке за последнее время. Здание очистки, примыкающее к Сборочному цеху со стороны Здания криостата, уже полностью собрано. Полным ходом идет строительство Фабрики холода, рядом идут земляные работы на месте будущего Здания питания магнитных систем. В «яме» Здания токамака работы ведутся в две смены. Кольцо Биозащиты уже высится почти на 12 м над уровнем плиты B1. Рабочие практически завершили плиту B2 (остался один сектор) и рядом формируют опалубку будущей плиты L1. Стены зданий Трития и Диагностики (на фото соответственно слева и справа от Здания токамака) уже сровнялись с уровнем земли. Вплотную к Сборочному цеху начало возводиться Здание радиочастотного нагрева, в котором будут располагаться гиротроны системы ECRH (электронно-циклотронный резонансный нагреватель) и генератор системы ICRH (ионно-циклотронный резонансный нагреватель). На ютубе появился ролик, снятый с БПЛА в октябре над строительной площадкой.
• 21 октября последние три сегмента поддона криостата весом 120 т прибыли на строительную площадку. Они уже находятся в Здании криостата.
• 24 октября консорциум ASG Superconductors (Италия) отчитался о завершении всех работ по производству первого D-образного пакета проводников. После сборки пакета из восьми «двойных блинов» весь пакет был обмотан стеклотканью. Вокруг сборки была собрана пресс-форма, а ещё поверх — вакуумная камера. Пакет пропитывался эпоксидной смолой в вакууме при температуре 110°С. Пять дней пакет выдерживали при температуре 155°С, чтобы эпоксидная смола набрала прочность. Затем пакет покрыли сверху электропроводящей краской, для исключения электростатических пробоев. После монтажа электрических клемм и штуцеров для циркуляции гелия пакет проводников будет передан компании SIMIC для проведения измерения качества изоляции и холодного теста.
• На сайте ITER опубликована фотография полости между нижней плитой B2 и плитой следующего уровня B1. Прежде всего в глаза бросаются четыре массивные колонны, поддерживающие структуру Здания токамака. Всего этих колонн 18. Между колоннами проходит потерна — кольцевая галерея, окружающая токамак. Стены потерны более темного цвета, поскольку выполнены из бетона повышенной плотности, с добавлением магнетитного гравия из Лапландии. Пол, стены, колонны и пол помещения покрыты вделанными заподлицо стальными плитами. Это площадки для закрепления будущего оборудования — гелиевых труб, волноводов, тоководов, шин диагностики. Солнечный свет пробивается через окно в Биозащите. Эти окна сформированы для прокладки будущих фидеров питания сверхпроводящих магнитов.
• 27 октября появились фотографии на месте начавшихся ещё летом земляных работ будущего Здания питания магнитных систем. Сейчас рабочие формируют подземную техническую галерею, по которой пойдут кабели электропитания сверхпроводящих магнитов.
• 10 ноября в Сборочный цех прибыли балки для двух малых 50-тонных кранов.
• Китай объявил об успешном испытании прототипа токоввода на 52 kA. Данный токоввод используется для передачи тока от медных шин к сверхпроводникам тороидальных катушек и центрального соленоида. Естественно, один конец токоввода находится при комнатной температуре, а второй при температуре жидкого гелия. Увидеть этот узел можно на фото.
• В четверг рано утром 24 ноября на строительную площадку ITER прибыл очередной конвой. Необычность этого события в том, что были доставлены два гигантских бака для гелия. Длина каждого бака 35 м. Эти емкости изготовлены чешской фирмой Chart Ferox. Баки являются элементами Фабрики холода. Они нужны в качестве расширительных емкостей в случае внезапной потери состояния сверхпроводимости магнитными системами токамака. Это явление сопровождается ростом давления гелия в охлаждающих каналах. Чтобы не допустить повреждения магнитов, гелий откачивается в эти емкости.
• 28 ноября на сайте ITER появилась статья, посвященная началу квалификационной намотки полоидальной катушки PF-5 диаметром 17 м. На этом участке работает группа из десяти человек. Намотка ведется специально изготовленным макетом сверхпроводящего кабеля. Внешне макет ничем не отличается от настоящего кабеля, но его начинкой является обычная медная проволока (вместо стрендов из ниобий-титанового сплава). Проводник, хранящийся на транспортной шпуле, распрямляется. Проходит обмывку в ультразвуковой ванне. Гибочная машина придает ему нужный радиус изгиба. Поверхность рубашки проводника подвергается пескоструйной обработке. Затем кабель обматывают пятью слоями стеклянной ленты. Наконец, кабель укладывают в «гребенку» — стальную радиальную плату с пазами. Пазы выполнены с обеих сторон платы, соответственно, кабель укладывают и «сверху» и «снизу». Так получают «двойной блин». Всего катушка состоит из восьми одинаковых «двойных блинов». Квалификационная намотка позволяет оценить подготовленность и настройку оборудования. Макет катушки пройдет все без исключения технологические стадии, которым в дальнейшем подвергнется настоящая катушка. После окончания квалификационного испытания макет будет препарирован. Из него вырежут восемь кусков, чтобы разглядеть состояние стекло-полиамидовой изоляции, разделяющей витки и придающей катушке жесткость.
• Французский токамак Tore Supra прошел четырёхлетнюю модернизацию и готов участвовать в эксперименте WEST (the tungsten (W) Environment Steady-state Tokamak). Суть этого эксперимента в том, чтобы испытать прототип вольфрамового дивертора. На Tore Supra установлен дивертор такой же конструкции, какой будет стоять на ITER.
• На ОРУ (открытом распределительном устройстве) ITER ведутся предпусковые работы. В английском языке термину «ОРУ» соответствует слово switchyard — «поле выключателей». В настоящее время все электрические нужды строительной площадки удовлетворяются подстанцией (15 kV) соседнего исследовательского центра CEA. Но в начале следующего года ОРУ будет подключена к французской промышленной сети напряжением 400 kV. Напомним, внутренних сетей электропитания в ITER две. Первая, сеть постоянной мощности 100 MW, обеспечивает работу водяной системы охлаждения (40 процентов), Фабрики холода (30 процентов), освещение/кондиционирование зданий (10 процентов), питание топливной системы — Фабрики Трития (10 процентов). Вторая сеть, импульсной мощности 300 MW, обеспечивает питание агрегатов, работающих во время «выстрела» токамака. Это система питания магнитов, системы радиочастотного нагрева, системы инжекции нейтральных атомов. Наиболее крупными потребителями электроэнергии во Франции являются железнодорожный оператор SNCF (эксплуатирующий высокоскоростные поезда TGV), и сталелитейные заводы (применяющие индукционную плавку). В постоянном режиме ITER будет потреблять электроэнергию, эквивалентную сталелитейному заводу. В момент же «выстрела» он поглотит энергию, необходимую для движения 35 поездов TGV. Именно поэтому ITER будет согласовывать время каждого «выстрела» с французским оператором системы передачи электроэнергии RTE (Réseau de transport d'électricité). Расходы на электроэнергию ITER составят около €2,5 млн в месяц, при цене порядка €50 за МW/ч.
• На Гугл-картах 43°42′27″ с. ш. 5°46′36″ в. д. появились октябрьские круговые панорамы со строительной площадки ITER. Можно совершить небольшую экскурсию и посмотреть состояние дел в яме токамака, в Сборочном цеху, на месте фундамента Фабрики холода, в Здании полоидальных катушек и некоторых других точках.
• 5 декабря Россия отгрузила 70 т сильноточных алюминиевых шин, которые должны питать полодальные катушки, корректирующие катушки и центральный соленоид. Среди этого оборудования коммутаторы, которые должны быстро переключить сверхпроводящие магниты на поглотительные резисторы, в случае внезапной потери сверхпроводимости. Оборудование было изготовлено в НИИЭФА им. Д. В. Ефремова. Всего Россия должна изготовить 25 сложных и дорогих систем защиты сверхпроводящих магнитов общим весом свыше 500 т.
• На сайте ITER появился интересный ночной снимок. Ночные панорамы и раньше выкладывались, но эта фотография замечательна тем, что на ней показан пролёт Международной космической станции над строительной площадкой. Благодаря длительной выдержке станция прочертила на снимке след, похожий на метеор. Для тех, кто не может сразу найти МКС на этом снимке, ниже помещен анимированный рисунок с мигающей стрелкой, которая указывает на станцию.
• 12 декабря появился отчёт о подъёме и установке на место балок вспомогательных 50-тонных кранов на 39-метровую высоту в Сборочном цеху.
• На сайте ITER, в качестве завершающего год отчета, стало доброй традицией выкладывать декабрьские ночные панорамы. Панораму строительной площадки можно увидеть в статье. На панораме (слева направо, задний план): строительство бассейна градирни, цементный завод, Сервисное здание 61, сборка каркаса Здания радиочастотного нагрева (примыкающего слева к Сборочному Цеху), на дальнем плане — здания Криостата и Полоидальных катушек, ближе и правее —строящееся Здание Холода, ещё ближе и правее — земляные работы на месте будущего Здания питания магнитных систем. На фото среднего плана можно подробнее рассмотреть, как продвигаются дела на месте строительства Комплекса Токамака. Отчетливо видно разделение Комплекса на три здания: Здание трития (самое дальнее от нас), Здание токамака (на среднем плане, с массивным круглым в плане барьером Биозащиты) и Здание диагностики (на ближнем плане справа). И, наконец, самый интересный снимок показывает сердце всей строительной площадки — Здание токамака с «ямой», где в будущем будет покоится термоядерный реактор. Синий брезент защищает от мороза первый залитый сектор плиты L1. Справа от первого сектора видно, как рабочие укладывают арматуру для следующего сектора. Россыпь прямоугольных площадок под арматурой — стальные пластины, к которым будет крепится оборудование. Каждая пластина позиционируется с точностью до 2 мм.
• Рано утром 15 декабря на строительную площадку прибыл конвой с тремя гелиевыми фабриками.
• На главной странице сайта ITER появился виджет, содержащий ссылку на забавное, но в то же время весьма наглядное приложение «NEW ITER VR TOUR» (Виртуальный тур по ITER). Приложение показывает планировку строительной площадки. Разным цветом обозначены здания, которые уже построены, которые находятся в процессе строительства и которые только запланированы. Например, на месте бетонного завода должны быть воздвигнуты здания под номерами 68А и 68В. В легенде, расположенной справа от плана, эти здания обозначены как Cooling Water Pump Station (насосная станция водяной системы охлаждения). Кроме того, на плане обозначены точки, откуда снимались круговые панорамы (эти снимки датированы 10 октября 2016 года). В основном (но не во всем) эти снимки дублируют круговые панорамы, которые появились на Гугл-картах. Перейти в приложение можно по ссылке.

2017 год

Январь

• 9 января, после новогодних каникул, на сайте ITER появился репортаж о визите (состоялся в октябре 2016 года) Генерального директора академика Биго в Японию, в город Кобэ, на один из заводов корпорации «Mitsubishi Heavy Industries». На этом заводе производятся корпуса тороидальных и полоидальных магнитных катушек, а также якоря центрального соленоида. Эти детали изготавливаются из специально разработаной для ITER низкоуглеродистой высоколегированной стали 316LN. Как известно, магнитное поле стремится «разорвать» витки любой электрической катушки. Для магнитных систем токамака ITER с его сильнейшими полями это усилие достигает сотен меганьютонов. Корпус катушки должен с запасом выдерживать эту нагрузку. Поэтому тороидальные катушки в сборе весят 3400 т. В то же время требования к точности изготовления столь тяжелых деталей очень высоки. Япония несет обязательство в изготовлении корпусов всех 19 катушек тороидального поля (напомним, первоначально 10 катушек должна была изготовить Европа, и 9 Япония). Первая собранная катушка тороидального поля будет отгружена Японией в 2018 году.
• На сайте ITER появилась статья, посвященная деталям вакуумной камеры. Из камеры в окружающую среду выходят 44 порта. Каждый порт — это не просто «дырка в стенке», а сложный в геометрическом плане тоннель из стали 316LN, с охлаждаемыми водой двойными стенками. Порт номер 12, произведенный в России, имеет массу 20 т. Перед тем, как приваривать порт к двойной стенке вакуумной камеры, внутренняя полость порта должна пройти очень жесткое (установленное французским агентством ANB — Agreed Notified Body) испытание на герметичность. Для этого деталь была отправлена в Германию, в город Деггендорф. Там на заводе MAN Diesel and Turbo в охлаждающую полость был накачан гелий. Устройство находилось под давлением 3,78 МПа полчаса. Затем искателем гелия были исследованы все сварные швы. Утечки гелия зафиксированы не были, деталь была признана герметичной. Теперь порт отправится в Южную Корею для приварки к секции вакуумной камеры. Россия должна произвести все 18 верхних портов вакуумной камеры.
• Вплотную к Сборочному цеху интенсивно строится трехэтажное Здание радиочастотного нагрева (номер здания на плане ITER — 15). Размеры здания: 50 м в длину, 43 м в ширину, 25 м в высоту. На первых двух этажах будут установлены источники питания, на третьем — две системы: ECRH (Электронно-циклотронный резонансный нагреватель) и ICRH (Ионно-циклотронный резонансный нагреватель). Первая система построена на гиротронах, вторая на тетродах. Источники питания общей мощностью 100 МВт преобразуют переменный ток напряжением 22 кВ в постоянный ток, который питает ECRH и ICRH. Через систему волноводов длиной около 100 м излучение достигнет вакуумной камеры токамака и введет в плазму до 40 МВт тепловой мощности. К весне здание будет завершено и в нём начнут монтировать оборудование. Ожидается, что к середине 2018 года в Здании будут смонтированы источники питания, а генераторы установят к 2020 году.
• В Здании полоидальных катушек заканчивается квалификационное изготовление макета катушки PF-5. Эти работы начались в августе прошлого года. Макет проходит все без исключения технологические стадии, которые будут применяться к настоящей катушке. Отличие макета в том, что пряди кабеля выполнены из простой меди, а не из ниобий-титановых стрендов. Кабель хранится на большой шпуле. Он распрямляется, отмывается от консервационной смазки, зачищается в пескоструйной камере, затем гибочная машина придает ему нужную форму. Проводник обматывается несколькими слоями стеклоткани и укладывается по спирали в разделительную гребенку. Разделительная гребенка представляет собой стальную радиальную плату, в которой на обеих плоскостях профрезерованы углубления для проводника. Сверху проводник закрывается стальной крышкой. Крышка осторожно, чтобы не повредить проводник, приваривается к гребенке точечной сваркой. В крышке имеются отверстия для доступа эпоксидной смолы. Сборка помещается в вакуумную камеру и пропитывается горячей эпоксидной смолой. После затвердевания смола придает изделию жесткость, кроме того, образует со стекловолокном электрический изолятор. Таким образом образуется «двойной блин» (англ. «double pancake»). Когда необходимое число «блинов» изготовлено (например, катушка PF-1 состоит из шести, а PF-5 из девяти «блинов»), они складываются в стопку, сжимаются, помещаются в вакуумную камеру и ещё раз пропитываются эпоксидной смолой, образуя «намоточный пакет». Затем намоточный пакет поступает на участок сварки, где выступающие клеммы всех проводников свариваются, образуя единый электрический контур. Окончательная технологическая операция — холодный тест. Намоточный пакет охлаждается жидким азотом до 80К. При этом проверяется качество электрических соединений. Всего Европе предстоит изготовить катушки PF-2, PF-3, PF-4, PF-5.
• 20 января начались работы по подключению ОРУ (англ. «switchyard») к французской промышленной сети. Будут задействованы четыре секции из семи — те, которые относятся к сети постоянной мощности SSEN. Оставшиеся три секции сети импульсной (переменной) мощности PPEN будут введены в работу позже, когда из Китая прибудут трансформаторы (напомним, трансформаторы уже изготовлены и сейчас проходят заводские испытания).
• В последних числах января в городе Hariza (Индия) на сухогруз были погружены шесть сегментов нижней цилиндрической части криостата.
• 29 января исполнился 10-летний юбилей фактического начала работ на строительной площадке ITER. В январе 2007 года здесь рос лес. К весне удалось очистить от деревьев будущую площадку и приступить к её выравниванию. За два года, к весне 2009 года, было перемещено более 3-х миллионов м³ породы. На строительной площадке пришлось поработать и археологам. Здесь в V—VII веке был небольшой некрополь. Захоронения были осторожно извлечены и перемещены на другое место.
• 30 января из Китая прибыло два Е-дома (англ. E-houses), для системы PPEN. 9 февраля они прибыли на строительную площадку. В ITER E-домом называют полностью оснащённый аппаратурой контейнер. Аппаратура E-дома, в основном, предназначена для преобразования команд системы управления CODAC (поступающих по протоколу I&C) в команды включения/выключения/коммутации сильноточной и высоковольтной нагрузки, какой являются магнитные системы токамака, Фабрика холода, Системы радиочастотного нагрева, инжектор нейтральных атомов, топливная система и многие другие системы и агрегаты ITER. Кроме того, в Е-доме смонтированы пульты управления и контроля, кабели, коммутаторы и преобразователи. Один из Е-домов уже находится на строительной площадке, вблизи ОРУ. Его функция — управление системой SSEN. Размер каждого Е-дома сопоставим с одноэтажным трехкомнатным коттеджем. Ширина каждого Е-дома 8,3 м — это предельное значение, которое может пропустить автомобильная дорога из порта Этан-де-Берр. Длина и масса Е-домов варьируется. Масса самого большого Е-дома составляет 130 т, а его длина 27 м. Он пока будет хранится на трейлере, до тех пор, пока ему не зальют бетонное основание. Второй дом, длиной 24 м и массой 110 т, будет сразу поставлен на штатное место — вблизи ОРУ и трансформаторов сети PPEN
• В конце января порт Hazira (Индия) покинул сухогруз, который везет первый из четырёх озонаторов для системы охлаждения токамака. Всего озонаторов четыре, они будут смонтированы на берегу охлаждающего бассейна под градирней. Водичка в охлаждающих бассейнах электростанций — всегда настоящий рай для всякого рода живности, в том числе для бактерий и водорослей. Беда в том, что водоросли и бактерии образуют бактериальные маты на теплообменниках, фильтрах, насосах и клапанах, препятствуя нормальной работе системы охлаждения. Озон является эффективнейшим дезинфектором, но он очень быстро распадается. Поэтому три из четырёх озонаторов будут работать непрерывно. Озон будет получатся в высоковольтном коронном разряде в среде 90 % кислорода. Производительность каждого озонатора до 4 кг/час.

Февраль

• В начале февраля первый корпус криогенного насоса, произведенного компанией Alsyom, отправился из Франции в Германию. Этот корпус, весом около 8 т, изготовлен с точностью 80 мкм. Корпус будет дооборудован германской компанией Research Instruments. На него установят тепловые экраны, угольные фильтры и другое оборудование. Всего предстоит произвести шесть таких насосов.
• 6 февраля на сайте ITER появился репортаж о ходе производства вакуумной камеры. Всего тор камеры состоит из девяти секций. Каждая секция, в свою очередь, сваривается из четырёх сегментов. На фото можно увидеть, как рабочие компании Walter Tosto (консорциум AMW) собирают верхний сегмент одной из секций. После завершения строительства каждая секция будет 13 м высотой, шириной 6.5 м, и весом около 450 т.
• 13 февраля на сайте ITER обновилось приложение «Iter WorkSite. Virtual Tour». Попасть в него можно по прежнему адресу. Отличие в том, что, кроме октябрьских панорам, появились январские. Для этого надо в виртуальной таблице (которая загружается после запуска приложения) нажать на номер месяца. Желтыми маркерами отмечены точки на местности, откуда снимались наземные панорамы, голубыми маркерами — панорамы с высоты птичьего полета. Можно побывать внутри Сборочного цеха, осмотреть, что делается в «яме» Здания токамака, посетить Здание полоидальных катушек и Здание криостата. В Здании криостата можно «поползать» под поддоном криостата. Поддон по своей форме напоминает «перевернутую шляпу» — он состоит из «донышка», «тульи» и «полей». На панорамах можно своими глазами убедиться, что «донышко» уже практически готово. Всего на сборку и сварку поддона криостата отводится около года.
• 20 февраля можно назвать днем магнитных систем ITER. Поступило сразу три сообщения об успехах. Во-первых, в Китае (в городе Хэфэй) подписаны документы о принятии комиссией ITER квалификационного изготовления макета катушки PF-6. Это дает «зеленый свет» фактическому изготовлению сверпроводниковой катушки PF-6. Во-вторых, объявлено о завершении квалификационного изготовления макета катушки PF-5 в Здании полоидальных катушек в самом Карадаше. И, в-третьих, в городе Сан-Диего (Калифорния, США) готовы приступить к термообработке первой секции центрального соленоида. Секция будет в течение месяца находиться в термокамере, при температуре 650 °C.
• О ходе работ в ключевой точке строительной площадки ITER — Здании токамака — можно узнать из репортажа. Уровень B1 уже полностью завершен. Уровень L1 — залиты три сектора (из девяти), для остальных секций уже установлена опалубка, ожидается заливка. Кое-где рабочие уже начали устанавливать элементы биозащиты уровня L2 — на фото, приложенном к статье, отчетливо видна пластина, возвышающаяся над остальными элементами конструкции. Всего таких пластин будет восемнадцать.
• 27 февраля на сайте ITER появился репортаж о ходе сборки самого большого инструмента ITER. Речь идет о настоящем колоссе — стапеле для сборки сектора вакуумной камеры c двумя катушками тороидального поля. Масса такой сборки 1200 т, а точность, с которой необходимо позиционировать детали, чуть превышает 1 миллиметр. Сам стапель в высоту достигает 22 м, при собственной массе 860 т. Его изготовила корпорация Taekyung Heavy Industries (город Changwon, Южная Корея). В настоящее время стапель уже собран на 70 % — ему предстоят заводские испытания. Если все пройдет нормально, стапель будет разобран на 54 узла и отправлен морем в Карадаш. Это произойдет, ориентировочно, до конца июня.
• 27 февраля корпорация Mitsubishi Heavy Industries Ltd / Mitsubishi Electric Co (Япония) выложила фото первого произведенного в Японии намоточного пакета D-образной формы для тороидальной катушки. Второй пакет «догоняет» первый на производственных линиях компании Keihin. Пакет весит 110 т. После заключения пакета в прочный стальной корпус получается тороидальная катушка массой 310 т. Всего, напомним, Япония ответственна за производство 9 намоточных пакетов, и за сборку всех 19 тороидальных магнитных катушек.

Март

• 2 марта на сайте ITER появилась эффектная фотография «ямы» Здания токамака, сделанная широкоугольным объективом. Видно, что арматура биозащиты уровня L1 уже практически собрана. Овальные окна в будущей биозащите — это порты для инжекторов нейтральных атомов. Видно, что справа рабочие приступили к возведению уровня L2.
• 6 марта появилось сообщение об изготовлении первого прототипа корпуса кассеты дивертора. Корпус весит 4 т, заготовка для него была массой 25 т, изготовление потребовало 18 месяцев. Ещё три недели потребуется для финишной обработки, затем прототип подвергнется испытаниям. В программу входит: контроль размеров, гидравлический тест (проливка внутренней полости), тест на герметичность (с помощью гелия, поданного под давлением), и наконец, функциональные испытания — стыковка прототипа c рельсом, проложенном по дну вакуумной камеры, с помощью дистанционного манипулятора. Всего дивертор состоит из 54 кассет, но будет произведено 60. Это нужно для того, чтобы иметь запас кассет для бесперебойной эксплуатации токамака.
• Китай выложил фото первого прототипа намоточного пакета корректирующей катушки. Корректирующие катушки токамака служат для исправления неточностей сборки основных магнитных систем — тороидальных и полоидальных катушек, центрального соленоида. «Криво» собранная магнитная система создает искривленное поле. А для токамака магнитное поле должно быть совершенно идеальным. Иначе сжатая плазма найдет себе лазейку и выплеснется на стенки бланкета. Поскольку магнитное поле корректирующих катушек невелико, то и сами эти катушки совсем не впечатляют ни массой, ни габаритами поперечного сечения. Прототип весит 4,5 т при размере 8,3 м. Прототип выполнен из простой меди, но настоящие катушки будут выполняться из ниобий-титанового сплава. Всего корректирующих катушек будет 18. В статье можно увидеть половинку корпуса нижней корректирующей катушки из стали 316LN.
• В начале марта в ITER из Испании (компания Sgenia) и Франции (компания Axon) прибыли четыре катушки Роговского (CER — Continuous External Rogowski). По сути катушка Роговского представляет собой измерительный трансформатор для бесконтактного измерения силы тока в плазменном витке. CER для токамака ITER выглядит как длинный гибкий шланг из композитного материала диаметром 12 мм и длиной 40 м. Измерительные обмотки CER находятся в толще материала «шланга». CER конструктивно встроены в три из 18 тороидальных катушек (для этого в корпусе катушки предусмотрен желоб для укладки «шланга»). Кроме того, запасная тороидальная катушка тоже будет оборудована CER.
• 13 марта США закрыли свои обязательства по поставке сверхпроводниковых кабелей для тороидальных магнитных катушек. Всего произведено девять кабелей общей длинной 7000 м (8 % от всей потребности). Остальные кабели произведены другими участниками ITER. Теперь они отправятся в Ла Специю (Италия) для производства намоточных пакетов, за которые ответственна Европа.
• 20 марта появилась ещё одна панорама строительной площадки. Она снята из кабины подъемного крана C5, короткофокусным объективом. Основная новость этого дня — заливка плиты L1 Здания диагностики. Половина плиты Здания уже залита, вторая половина готовится к заливке. На оставшейся половине метрологи проверяют правильность раскладки стальных опорных пластин. Слева от Здания диагностики рабочие готовятся к заливке оставшихся секций плиты L1 Здания токамака (две секции уже сформированы). Справа здание Фабрики Холода «одевается» обшивкой. Над фундаментом обоих зданий питания магнитных систем (Magnet power conversion), номера 32 и 33 на плане ITER, появились первые колонны. Всего на строительной площадке трудится 1500 рабочих.
• На сайте Fusion For Energy появился репортаж о ходе сборки секторов вакуумной камеры, за которые ответственна Европа. Сообщается, что впервые мелкие детали сварили вместе, чтобы получить гораздо более крупную деталь. На фото хорошо видна «анатомия» водяной рубашки сегмента камеры. Сварка ведется электронным пучком в вакууме. Детали помещают в самую большую в Европе камеру для сварки в вакууме объёмом с олимпийский бассейн.
• 24 марта началась заливка Биозащиты на уровне L1. Был залит участок 7 — тот самый, где находятся большие овальные порты для инжектора нейтральных атомов. Высота стены Биозащиты в этом месте 5,4 м, было израсходовано 240 м³ специального бетона. На фото, приложенных к новости на сайте ITER, видно, как происходила заливка. Стрелы бетононасосов были размещены на специально смонтированных лесах. Раствор подавался по трубам, проложенным через подвальный уровень B1. На второй фотографии в статье можно увидеть, как рабочие раскладывают арматуру плиты L1 Здания токамака.
• Сайт Fusion For Energy рассказал об отгрузке заводом SIMIC (Италия) своей крайней, 35 по счету, радиальной D-образной платы для тороидальных магнитных катушек. Таким образом, SIMIC закрыл свой контракт. Всего для изготовления своей доли радиальных плат заводу потребовалось около 4 лет, было задействовано 70 рабочих. Чтобы уложиться в график, пришлось работать в три смены, часто в выходные и праздничные дни. Эта плата отправится морем в Ла Специю, где производятся намоточные пакеты тороидальных катушек. Всего Европа должна изготовить 70 радиальных D-образных пластин. Оставшиеся радиальные платы изготавливаются компанией CNIM (Франция).
• 31 марта строительная площадка ITER была подключена к французской промышленной сети RTE. Соединение позволяет получать 75 МВА при напряжении 400 кВ. Трансформаторы, уже установленные вблизи ОРУ, должны понижать это напряжение до 22 кВ и 66 кВ. Был подключен первый трансформатор сети SSEN. Планируется до лета подключить оставшиеся три трансформатора этой сети. Если все пойдет нормально, до конца года планируется выполнить эти же операции для всех трех трансформаторов сети PPEN. Сложность заключается в точной настройке защитной автоматики. Слишком «строгая» настройка приводит к выключению трансформатора, даже когда он работает на холостом ходу. Слишком грубая настройка может привести к выходу очень дорогостоящего агрегата из строя, при превышении максимально допустимых токов.

Апрель

• 6 апреля на строительной площадке ITER была выполнена зрелищная операция. Две недели назад, 24 марта был залит сектор Биощита в районе портов инжектора нейтральных атомов на уровне L1 (участок 7). Теперь из стены Биощита были извлечены заглушки для будущих портов. Каждая заглушка в диаметре примерно в два человеческих роста. Бетон не набрал ещё окончательной прочности. Чтобы не повредить его, заглушки не стали разбивать на фрагменты, а вытолкнули целиком. Для этого была использована лебедка с усилием в несколько тонн.
• 13 апреля на строительную площадку прибыл один из самых тяжелых конвоев. Трейлеры доставили два трансформатора сети PPEN (каждый массой 278 т) и гелиевый танк массой 150 т. Грузы, попадающую на стройку, подразделяются на три категории. Первая категория самая простая — перевозки осуществляются простыми фурами и не требует для своего осуществления особых мероприятий. Таким образом доставляется всякая «мелочевка». Вторая категория обозначается как CEL (Conventional Exceptional Loads) — «Обычные исключительные нагрузки». Конвоями этой категории перевозятся детали массой до 50 т и габаритами, не превышающими определённый предел. Например, для CEL максимальная высота загруженного трейлера не должна превышать 7,5 м. Конвой типа CEL из порта Этанг-де-Берр следует до пункта назначения в любое время суток, в сопровождении двух жандармов на мотоциклах, которые регулируют движение на перекрестках. Но если масса или размер груза превышают допуски, установленные для CEL, этому конвою объявляют категорию HEL (Highly Exceptional Loads) — «Тяжелые исключительные нагрузки». Конвой HEL — весьма дорогостоящая и масштабная операция. Она осуществляется исключительно по ночам. Для её проведения привлекаются крупные силы жандармерии. Дорога перекрывается на всем протяжении. Организуются 260 км объездных путей. Переносятся расписания железнодорожных поездов, которые в четырёх местах пересекаются со 104-километровой трассой из порта до строительной площадки. Таким образом, если масса или габариты груза находятся вблизи нижних границ HEL, есть смысл принять усилия для перевода категории конвоя в CEL. Например, при перевозке обечайки криостата детали были загружены на специально сконструированный прицеп с низким клиренсом и колесами с малым диаметром. 64 см сыграли свою роль — этот конвой был классифицирован как CEL, и без происшествий доставлен на стройку 27 февраля 2017 года. Всего запланировано около 3000 конвоев CEL и 300 конвоев HEL (30 этих конвоев уже выполнено).
• 18 апреля на сайте ITER появилось сразу три фоторепортажа о ходе строительства. Сравнение с фотографиями, сделанными месяц назад, показывает, что Здание диагностики выросло на целый этаж (залито половина уровня L2 этого здания). Значительный прогресс достигнут в строительстве градирни. Объявлено, что Сборочный цех передан от бригады строителей бригадам электриков и сантехников. Фабрика Холода одевается в металлическую обшивку. В Здании полоидальных катушек техники готовятся приступить к изготовлению сверхпроводящей полоидальной катушки PF-5. Металлический «скелет» Здания радиочастотных нагревателей собран на 80 %. Здание питания магнитных систем получило первую балку перекрытия.
• 24 апреля на сайте ITER появился репортаж о ходе производства упорных подшипников. Подшипники, числом 18 штук, будут поддерживать криостат с токамаком внутри. Назначение подшипников — смягчать нагрузки, возникающие как от работы токамака, так и при внешнем воздействии. При работе магнитных систем токамака возникают вибрационные нагрузки. Изменение линейных размеров происходит в результате глубокого охлаждения. В качестве внешней нагрузки может послужить землетрясение. Каждый подшипник представляет собой пару из полусферической «линзы» и гнезда. Пара выполнена из высокопрочной стали. Контактные поверхности полированы и хромированы. Между поверхностями помещена «космическая» смазка на основе оксида молибдена. Масса каждого подшипника около 5 тонн. Высота 750 мм. Всего будет изготовлено 20 подшипников (2 запасных). Каждый подшипник подвергнется испытанию на специально построенном стенде, который будет имитировать предельные эксплуатационные нагрузки. Например, вертикальная составляющая будет около 2500 тонн. При этом деформация подшипника не должна быть более 2 мм. Производство 20 опорных подшипников криостата должно быть завершено к марту 2018 года. Изготовлением занята фирма FPC-Nuvia.
• В Здании криостата приступили к сварке первых элементов нижнего цилиндра криостата. Внешний диаметр цилиндра около 23 метров, высота 8.6 м, толщина стенки 50 мм. В секции будет 18 прямоугольных портов. Криостат ITER будет собран из четырёх больших секций: базы (1250 тонн), нижнего цилиндра (490 тонн), верхнего цилиндра (430 тонн) и верхней крышки (665 тонн).
• 28 апреля сайт и твиттер Fusion For Energy опубликовали новость: в Здании полоидальных катушек приступили к производству сверхпроводящей катушки PF-5. Одновременно сообщается, что катушка PF-6 (ее делает корпорация ASIPP, Китай) начала изготавливаться в марте. В Китае уже намотан первый двойной блин (DP — Double Pancake). После укладки кабеля в радиальную плату сборка поступает на участок, где к кабелю приваривают штуцера для циркуляции гелия. Для этого с помощью высокотехнологичного оборудования в рубашке кабеля осторожно, чтобы не повредить пряди, высверливаются отверстия. Штуцера привариваются к этим отверстиям. Затем с помощью рентгеновской установки сварные швы проверяют на отсутствие трещин. После этого DP поступает в вакуумную камеру, где пропитывается горячей эпоксидной смолой. Всего на производство одного DP требуется 5 недель. Теперь техники в Карадаше повторят те же шаги.

Май

• 1 мая на сайте ITER появилось сообщение о том, что первая секция центрального соленоида (CS) прошла термообработку. Температуру постепенно поднимали в течение недели. Секция десять дней находилась при температуре 570 °С и ещё четыре дня при температуре 650 °С. Затем температура так же постепенно уменьшалась. Всего весь процесс занял месяц. Во время термообработки и образуется ниобиево-оловянный сверхпроводник. Термообработку ведет компания General Atomics (город Poway, Калифорния, США).
• 11 мая в Корее состоялась церемония передачи первого стапеля SSAT (англ. vacuum vessel Sector Sub-Assembly Tool) для сборки секции вакуумной камеры с двумя тороидальными магнитными катушками. Производством стапеля занималась корпорация Taekyung Heavy Industries. Стапель уже разобран, упакован и погружен на корабль. На строительную площадку стапель прибудет ориентировочно 30 июня. В августе французская компания CNIM начнет монтаж инструмента весом более 800 тонн. На эту операцию отводится три месяца — к концу года SSAT будет готов приступить к своим функциям.
• 19 мая сайт Fusion For Energy‏ (F4E) сообщил об успешном завершении производства первого намоточного пакета для тороидальной катушки. Теперь пакет будет передан корпорации SIMIC для серии тестов. После этого пакет будет заключен в стальной корпус (который производится в Корее). Затем готовая катушка морем будет переправлена в Карадаш. Всего Европа произведет десять намоточных пакетов (из них один запасной). Корея произведет девять пакетов и все корпуса для тороидальных катушек. Катушка при силе тока 68 000 A будет создавать поле с индукцией в 11.8 Тесла.
• 30 мая обновилось приложение «New ITER VR Tour» на сайте ITER. Теперь здесь можно посмотреть апрельские панорамы.

Июнь

• 5 июня на сайте ITER появилась статья, посвященная системе производства трития. Трития в свободном виде на Земле очень мало. Получить его в настоящее время можно на реакторах деления, облучая нейтронами изотоп лития ${}_{3}^{6}{\mbox{Li}}$. Токамак тоже производит нейтроны, поэтому теоретически мог бы получать для себя топливо по этой реакции. Однако тут есть трудности: литий химически активен. Поэтому на ITER будут облучать какое либо соединение лития. Ученые и проектировщики так и не смогли остановиться на какой-то определённой технологии. Поэтому в Здании трития будет установлено целых шесть систем. Каждая система включает модифицированные кассеты бланкета TBM (Test Blanket Module), набор трубопроводов, экстракционных насосов, молекулярных сит. Эти системы поставляются разными странами. Системы HCLL (Helium Cooled Lithium-Lead) и HCPB (Helium Cooled Pebble Bed) разрабатывает Европа, систему WCCB (Water Cooled Ceramic Breeder) — Великобритания, HCCR (Helium Cooled Ceramic Reflector) — Корея, HCCB (Helium Cooled Ceramic Breeder) — Китай, (Lithium-Lead Ceramic Breeder) — Индия. Из названия систем понятно, что кассеты TBM содержат либо смесь лития и свинца, либо использует литиевую керамику. Кассеты этих систем омываются либо гелием, либо водой. Получившийся в результате ядерной реакции тритий уносится теплоносителем по трубопроводам в Здание трития, где будут проводиться эксперименты по его извлечению.
• 7 июня сайт F4E сообщил о завершении производства первого внутреннего (примыкающего к центральному соленоиду) сектора для вакуумной камеры. Напомним, каждая секция вакуумной камеры (этих секций девять) состоит из четырёх секторов. Внутренний сектор состоит из двух пластин. Длина каждой пластины около 6 метров, ширина около полутора метров, толщина 60 мм, при этом допуски не превышают 0.4 мм. Внутри пластина полая — в полости будет циркулировать теплоноситель (деминерализованная вода). Производством пластин занималась фирма Equipos Nucleares S.A.
• 19 июня на строительной площадке ITER, в полном соответствии с графиком, начался очередной этап проекта ITER — сборка Фабрики холода. Этап стартовал со зрелищной операции: хранившиеся на логистической площадке гелиевые фабрики были извлечены из упаковочной тары, погружены на трейлеры и перевезены на несколько сотен метров, к месту своего монтажа в Здании холода.
• 19 июня сайт ITER опубликовал две фотографии строящегося барьера биозащиты Здания токамака. Фотографии выполнены с одной точки с разницей в десять дней. На снимках можно разглядеть, что уровень биозащиты L2 практически отлит — остался небольшой сектор. После снятия опалубки можно увидеть уровень L1 с овальными окнами, и уровень L2 с квадратными окнами 4 х 4 метра. Уровень L3 (его высота 8 метров) будет сплошным, без окон. На переднем плане видно, что рабочие раскладывают на плите B1 Здания токамака металлические пластины, готовя плиту к заливке. Следующий этап строительства — отливка выступов «короны» на уровне B2. Для того, чтобы защитить рабочих, работающих в яме, на уровне L1 будет собран предохранительный барьер. Этот «зонтик» закроет яму токамака от взгляда снаружи. Поэтому фото в статье — практически последний взгляд сверху на недра Здания токамака.
• 23 июня сайт F4E рассказал о ходе работ по монтажу Фабрики холода. Здание Фабрики практически готово, идут финишные отделочные работы. Монтаж начался с размещения в Здании холода трех гелиевых фабрик. В скором времени рядом с Фабрикой будут установлены шесть гелиевых газгольдеров и одна емкость для хранения жидкого азота. Три газгольдера и азотная емкость уже находятся на строительной площадке. Остальные газгольдеры изготовлены и сейчас находятся в пути. Железобетонные основания под эти емкости готовят к отливке. Каждый из газгольдеров в высоту размером 25 м, будет хранить примерно 800 кг газообразного гелия. Азотный резервуар весит 115 тонн, и будет хранить 340 тонн жидкого азота.
• 26 июня на строительную площадку прибыли первые узлы самого большого инструмента ITER — стапеля для сборки секции вакуумной камеры с двумя тороидальными катушками. Все комплектующие стапеля будут прибывать в течение двух месяцев. Прибывшие узлы пока хранятся в Здании очистки. Сборка стапеля начнется в сентябре. На сборку этого инструмента понадобится три месяца.

Июль

• 4 июля начались испытания кранов Сборочного цеха.
• 10 июля на сайте ITER появилась статья с серией фотографий, посвященная ходу сборки криостата. Напомним, криостат состоит из четырех фрагментов (поддон, нижний цилиндр, верхний цилиндр и крышка). Поддон криостата будет закончен уже к концу этого месяца. Рядом с поддоном организована еще одна рабочая площадка. Здесь будет собираться нижний цилиндр. На фото можно увидеть, что три сегмента (из шести) этого фрагмента уже находятся на сборочном стапеле.
• 17 июля сайт ITER опубликовал серию репортажей со строительной площадки. Всего задействовано 1900 рабочих. На ключевых точках они трудятся в две смены. Уровень L2 барьера биозащиты практически завершен, рабочие начали монтаж арматуры уровня L3, и одновременно L4. На дне "ямы" Здания токамака рабочие готовятся формировать выступы "короны", на которых будет покоиться поддон криостата. Для этого на уровне B1 смонтирован небольшой козловой кран грузоподъемностью 12 тонн, который будет ходить по рельсовому кольцу, опоясывающему "яму" изнутри. Два сектора плиты B1 Здания токамака уже залиты, остались два сектора. Здания диагностики и трития растут каждый в своем темпе. Возле Фабрики холода залиты основания для гелиевых газгольдеров и азотного танка. Активно строятся два Здания питания магнитных систем. Опубликован первый снимок внутреннего интерьера Здания радиочастотных нагревателей. В Сборочном цехе начали наводить чистоту (к моменту начала сборки токамака это будет сверхчистое помещение). Уже в августе в Цехе начнется монтаж первого стапеля SSAT. Анкерные болты под стапель уже готовы.

Август

• 3 августа сайт F4E опубликовал отчет о ходе работ в "яме" Здания токамака. Рабочие начали сооружать защитный стальной "зонтик" на уровне L1. На фото видна первая траверса этого зонтика. Зонтик нужен для того, чтобы защитить людей, работающих на уровне B2, от случайных падений инструментов или расходных материалов сверху, где на уровне L3 будет продолжаться возведение барьера биозащиты. Зонтик ориентировочно будет собран к середине августа. На уровне B2 начнется сооружение "короны" — так на стройплощадке называют выступы из особо плотного железобетона, которые будут поддерживать 23 000 тонную конструкцию — криостат с токамаком внутри. Работы по сооружению короны продлятся около года.
• 8 августа сайт F4E рассказал об первом предварительном квалификационном испытании прототипов вертикальных элементов дивертора. Прототипы изготовлены в масштабе 1/19 предприятиями ATMOSTAT-ALCEN (Франция), CNIM (Франция) и Research Instruments (Германия). Испытания происходили в России, в НИИ электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова. Прототипы в течении 5000 циклов подвергались тепловому потоку 10 МВт·м^-2, плюс 1000 циклов при 20 МВт·м^-2. Вместе с уже утвержденным подрядчиком Ansaldo Nucleare все партнеры теперь перейдут на второй этап предварительной квалификационной программы. На этом этапе предусмотрено производство и тестирование полномасштабных прототипов.
• 29 августа сайт F4E выложил фоторепортаж о прибытии на строительную площадку ITER первого изготовленного криогенного насоса. Криогенный насос массой около 8 тонн, размерами 3.4 х 1.8 м, стоимостью 3·10⁶ €, изготавливался четыре года. Всего таких насосов будет изготовлено восемь. Шесть насосов будут откачивать примеси из вакуумной камеры, а два — из полости криостата. Ожидается, что все криогенные насосы будут поставлены к 2022 году.

Сентябрь

• 4 сентября сайт ITER рассказал о ходе сборки первого уровня нижнего цилиндра криостата. В настоящий момент все шесть сегментов первого уровня закреплены в стапеле, с помощью ручных винтовых домкратов стыки выравниваются с точностью до одного миллиметра. Когда лазерная метрология даст добро, рабочие приступят к сварке стыков. Каждый стык длиной пять метров. Затем, когда первый уровень будет готов, к нему добавится еще шесть сегментов второго уровня. Пока эти сегменты хранятся в центре (можно увидеть на снимке). Готовый цилиндр будет помещен в герметичную тару и выставлен "на улицу" — на специально отведенную площадку рядом со Зданием криостата. Верхний цилиндр будет собираться по той же схеме, что и нижний.
• 4 сентября корпорация Mitsubishi Heavy Industries (город Futami, Япония) отчиталась об изготовлении первого сегмента корпуса тороидальной D-образной катушки. Каждый корпус состоит из четырех сегментов, обозначаемые «BP», «AP» (внутренние сегменты) и «BU», «AU» (внешние). Изготовленный сегмент «AU» весит 71 тонну и изготовлен с допусками меньше 1 мм. Корпус катушки будет работать в условиях глубокого вакуума и холода, при этом растягивающие усилия будут достигать 60 Мн. Для корпуса применена высокопрочная аустенитная нержавеющая сталь 316LN. Особо нагруженные узлы корпуса изготовлены из специально разработанной стали JJ1. Максимальный предел текучести этой стали 1000 МПа, ударная вязкость разрушения 180 МДж·м^-2 (при температуре всего 4 K). Пришлось предпринять огромное количество усилий для изготовления подобной конструкции. Например, при сварке тонкостенных конструкций (а корпус тороидальной катушки как раз относится к этому типу) происходит значительное коробление — корпус катушки "ведёт". Инженеры Mitsubishi с блеском решили эту проблему. Наблюдатели с удовольствием сообщили, что строгие допуски ± 0,3 мм выполнялись по всему сварному шву длиной 14 метров. Изготовленный сегмент был отправлен в Корею, где он будет оснащен своей «второй половиной».
• В начале сентября Китай отчитался об отгрузке первого фидера системы питания магнитов. Фидер — внушительная деталь, длиной 10 метров и массой 6.6 тонн, по внешнему виду представляет себя изогнутую под прямым углом толстую трубу. Назначение фидера — подводить к сверхпроводящим магнитам ток, питать их охладителем (жидким гелием) и предоставлять линии диагностики и управления. Фидер представляет собой сложное сооружение со своим вакуумом, своими тепловыми экранами, сверхпроводящими линиями и т.д. Поставляемый фидер будет питать полоидальную катушку PF-4. Всего должен быть изготовлен 31 фидер.
• 8 сентября в Сборочном цеху начались работы по монтажу стапеля SSAT (sector sub-assembly tool). Монтаж начался с установки опорных плит. На фото эти плиты выкрашены в кирпично-красный цвет. На плиты будет опираться рельс. По этому рельсу будут двигаться «крылья» стапеля.
• 11 сентября сайт ITER опубликовал два репортажа. Первый рассказывает о занявшем весь август монтаже «зонтика» — легкой, но прочной металлической крышки. Крышка будет защищать рабочих, работающих на уровне B2. Кроме того, поверхность крышки будет использована как площадка для хранения строительных материалов при работе над верхними уровнями биозащиты. Второй репортаж содержит несколько снимков с воздуха, позволяющих рассмотреть строительную площадку целиком, с разных ракурсов. Визуально наибольший прогресс за лето достигнут в центре площадки. Здесь уже построено Здание холода. Возводятся два здания Питания магнитных систем. Одно уже получило кровлю, второе "догоняет" первое. В этих зданиях будет располагаться сорок четыре трансформатора с выпрямителями для питания сверхпроводящих магнитов токамака. Всего на строительной площадке в две смены трудятся 2000 рабочих. Если прибавить к ним научный, технический и административный персонал, получится 3500 человек. Все эти люди живут в деревне рядом со строительной площадкой, превышая численностью число постоянных жителей деревни более чем в четыре раза.
• 18 сентября. Техники в здании Полоидальных катушек уже перенесли первый "двойной блин" катушки PF-5 с намоточного стола на промежуточный рабочий стол. Здесь необходимо выполнить ряд операций по оснащению блина дополнительными слоями стеклоткани, приварить штуцера для циркуляции гелия, соединить пряди сверхпроводника с электрическими клеммами. Следующая операция — вакуумная пропитка стеклоткани блина горячей эпоксидной смолой. Пропитка будет осуществляться на следующем рабочем месте, где установлена вакуумная камера. На намоточном столе немедленно начал формироваться следующий "блин". Макет полоидальной катушки, тем временем, тоже движется вдоль технологической линии. Для него (и последующих катушек PF-5 и PF-2) сейчас как раз собирается оснастка вблизи Здания. Она ярко-красного цвета, ее можно увидеть на фото, приложенном к статье.

Октябрь

• 1 октября в порту Hazira (Индия) на сухогруз были погружены семь сегментов криостата. Эти сегменты образуют второй ряд нижнего цилиндра криостата.
• 3 октября сайт F4E рассказал об успешном испытании прототипов датчиков магнитного поля для ITER. В вакуумной камере будет установлено более 1500 магнитных датчиков. Они должны следить за конфигурацией магнитного поля. Разработчиков интересовало, как эти датчики поведут себя в условиях интенсивного нейтронного облучения. Поскольку воспроизвести среду, в которой будут функционировать датчики, пока невозможно (поскольку сам ITER еще не построен) разработчики испытывали прототипы на реакторе деления. Реактор создает поток нейтронов, близкий к ожидаемому от ITER. Все прототипы выжили, что внушает оптимизм.
• 4 октября на сайте F4E появилась статья о ходе производства полоидальной катушки PF-6 в Китае (предприятие ASIPP, на окраине города Хэфэй). Напомним, катушка состоит из девяти "двойных блинов". Вот-вот начнется намотка четвертого блина. Второй и третий находятся на стадии оснащения, а первый уже проходит стадию вакуумной пропитки горячей эпоксидной смолой. Представители ITER оценивают готовность катушки в 30%.
• 6 октября США закрыли свои обязательства перед ITER по поставкам различного вспомогательного электрооборудования для сети SSEN. Оборудование включает освещение, насосы, отопление, кондиционеры, компьютеры, обогреватели. Всего из США прибыло 63 ящика. США должны были поставить 75% компонентов SSEN, а Европа — остальные 25%.
• 9 октября на сайте ITER появилась статья, посвященная "короне" криостата. Корона будет располагаться на плите В2 и держать вес криостата с расположенным внутри токамаком. Общая масса этой конструкции 23 000 тонн. Поэтому к выступам короны предъявляются весьма жесткие требования. Несмотря на наличие компьютерной 3D-модели, проектировщики из Buildings Infrastructure and Power Supplies (BIPS) еще три месяца назад затеяли сооружение сегмента короны, в масштабе 1:1. Будет изготовлена часть короны (20 градусов по окружности, площадью 50 м², высотой 3 метра). Разработчики надеются определить, в какой последовательности рабочим монтировать сложнейший скелет арматуры, как бетон будет заполнять пространство между щитами опалубки, не останется ли пустот и т.д. Для регулировки температуры внутри отливки при застывании бетона будет расположена целая сеть труб и датчиков. После окончания процесса отвердевания бетона эти трубы тоже будут заполнены бетоном.
• 16 октября на сайте ITER появилась панорама стройплощадки, сделанная со стрелы самого высокого башенного крана. Из изменений, произошедших за месяц, можно перечислить следующие. Рабочие монтируют опалубку для уровня L3 Биозащиты. Этот уровень будет заливаться четырьмя приемами. Первая заливка произойдет уже в конце этой недели. Две заливки ожидаются в ноябре. Замыкающая уровень заливка будет осуществлена в январе. На уровне L2 здания Токамака сейчас идет отливка массивных колонн, образующих силовую структуру здания. Рабочие раскладывают анкерные плиты. Несколько секторов плиты L2 здания Токамака уже залиты. Здание Диагностики выросло еще на один этаж. Рядом со зданием Криостата можно увидеть полностью собранную оснастку (она темнокрасного цвета) для транспортировки элементов криостата. В здании Холода продолжается монтаж оборудования. Рядом со зданием холода уже практически сформирована бетонная площадка для размещения оборудования Фабрики, которое будет стоять "на улице" — азотные танки, гелиевые газгольдеры и т.д. Оба здания Питания магнитных систем уже подведены под крышу. Рядом со зданиями можно рассмотреть отсеки для трансформаторов, разделенные противопожарными перегородками. Три трансформатора уже заняли штатные места.

Конструкция

Наиболее важная часть ITER — сам токамак и все служебные помещения — расположены на площадке с размерами 1,0×0,4 км. Предполагается, что строительство продлится до 2017 года. Основная работа на этом этапе выполняется под руководством французского агентства ITER, а в сущности CEA.

В целом токамак ITER будет представлять собой 60-метровое сооружение массой 23 000 т.

Токамак

Термин «токамак» — русскоязычный. Изначально И. Н. Головин предложил аббревиатуру «токамаг» — «тороидальная камера с магнитами», однако Н. А. Явлинский подметил, что глухая согласная на конце слова будет звучать более выразительно и предложил аббревиатуру «токамак» — «тороидальная камера с магнитными катушками».

Магнитная система

Магнитная система токамака состоит из 48 элементов: 18 катушек тороидального поля, 6 катушек полоидального поля, центрального соленоида, состоящего из 6 секций, и, наконец, 18 корректирующих катушек.

Индукция поля, создаваемого магнитной системой, достигает 13 Тл. Это чрезвычайно высокое значение. Для сравнения: это поле превосходит магнитное поле Земли в 200 000 раз. Для снижения потерь на электрическое сопротивление в катушках тороидального поля и центрального соленоида используется проводник из сплава ниобия и олова (Nb₃Sn). Для катушек полоидального поля и корректирующих катушек используется ниобий-титановый (NbTi) сплав. При температуре кипения жидкого гелия (примерно 4К, или −269 °С) эти сплавы находятся в сверхпроводящем состоянии.

Катушки тороидального поля (toroidal field — TF) расположены снаружи вакуумной камеры токамака, и внутри оболочки криостата. Они состоят из 18 идентичных элементов (D-образных катушек), расположенных вертикально вокруг торообразной вакуумной камеры. Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора напряжённостью 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей. Каждая катушка весит около 300 т, имеет высоту 15 м и ширину 9 м. Общий вес катушек тороидального поля 6540 т. Катушки намотаны из сверхпроводящего кабеля, который состоит из прядей (стрендов), заключённых в оболочку из того же сплава. Кроме прядей внутри кабеля проходят каналы для циркуляции охладителя — жидкого гелия. Общая длина прядей, используемых для катушек TF, составляет более 80 тысяч м. Всего будет произведено 19 катушек (одна запасная). Из них 10 штук произведёт Европа, и 9 штук — Япония.

Катушки полоидального поля (poloidal field — PF) расположены поверх катушек TF. Находятся внутри оболочки криостата. Состоят из 6 катушек, расположенных горизонтально. Назначение этого поля — отдалить плазменный шнур от стенок камеры и сжать его (адиабатический нагрев). Благодаря своим размерам четыре из шести катушек PF (2, 3, 4, и 5) будут наматываться на территории ITER, в специально построенном для этого Здании полоидальных катушек. О масштабе этих изделий говорит такой факт: две самые большие катушки PF-3 и PF-4 имеют внешний диаметр 24 м, а масса каждой 400 т. Меньшие катушки (обозначения в спецификации ITER PF-1 и PF-6) будут производится в России и Китае соответственно, и доставлены отдельно. Катушка PF-1 будет намотана в России, в Санкт-Петербурге, на Средне-Невском судостроительном заводе. Начало намотки катушки планируется на лето 2015 года. Производство катушки PF-6 поручено Китаю.

Центральный соленоид (central solenoid — CS) расположен в «дырке от бублика» — вдоль оси вакуумной камеры. По сути, он представляет собой трансформатор, возбуждающий индуктивный ток в плазме. Благодаря форме камеры плазменный шнур образует кольцо. Таким образом, плазменное кольцо является вторичной обмоткой трансформатора, замкнутой в короткий виток. Ни один трансформатор не может работать на постоянном токе, поэтому напряжение в первичной обмотке будет расти от нуля до своего максимального значения. Ток, проходя по плазме, создает дополнительное магнитное поле, стремящееся ещё больше сжать виток (адиабатический нагрев) и одновременно нагревая его за счёт омического сопротивления. Соленоид состоит из шести катушек, намотанных из специального кабеля из ниобий-оловянного сплава (Nb₃Sn). Этот кабель рассчитан на ток до 46 кА. Кабель проектировался, чтобы выдержать без деформации значительный вес вышележащих слоёв. Каждая катушка похожа на стопку блинов. Стекло-полиамидная изоляция, пропитанная эпоксидной смолой, способна выдержать напряжение до 29 кВ. Длина кабеля, укладываемого в каждую катушку, составляет 910 м. За 20 лет службы токамака центральный соленоид совершит примерно 60 000 импульсов.

Корректирующие катушки расположены внутри вакуумной камеры, между стенкой камеры и бланкетом. Они служат для «сглаживания» пограничных локализованных мод (Edge Localized Modes — ELMs), способных вызвать «выпучивание» плазменного шнура. Такое «выпучивание» опасно множеством негативных последствий. Во-первых, плазма, касаясь стенок камеры, теряет энергию и охлаждается. Во-вторых, происходит испарение, а следовательно, повышенный износ материала «горячей стенки». В-третьих, испарившийся материал (в основном бериллий) загрязняет внутреннее пространство вакуумной камеры мельчайшей пылью. Эта пыль, попав в плазму, заставляет её дополнительно светиться, что ещё больше охлаждает шнур и вызывает ещё больший износ горячей стенки.

Характеристики основных магнитов

	Материал проводника	Длина проводника, тыс. м	Масса, т	Номинальный ток, кА	Магнитное поле, Т	Накопленная энергия, ГДж	Стоимость (прогноз на 2011 год), млн €
Полоидальные катушки (PF)	NbTi	65	2163	52	6	4	122
Тороидальные катушки (TF)	Nb3Sn	88	6540	68	11.8	41	323
Центральный соленоид (CS)	Nb3Sn	42	974	46	13	6.4	135

Вакуумная камера

По форме вакуумная камера представляет собой тор («бублик»). На сайте ITER её называют doughnut — «пончик». Вакуумная камера выполнена из нержавеющей стали. Её размеры: чуть больше 19 м в «большом диаметре», 11 м в высоту, и 6 м «малый диаметр» (диаметр «дырки от бублика»). Объём рабочей полости — 1400 м³. Масса этого компонента токамака — свыше 5000 т.

Стенки вакуумной камеры двойные. Между стенками расположена полость для циркуляции теплоносителя (дистиллированная вода). Внутренняя стенка защищена от теплового и нейтронного излучения бланкетом.

Для улавливания продуктов реакции в нижней части камеры установлен дивертор. Для демонтажа и монтажа элементов дивертора и бланкета, а также для диагностики и ремонта внутреннего оборудования разрабатывается дистанционный манипулятор.

Доступ к элементам бланкета, дивертора и другим системам, находящимся в «горячей полости», обеспечивают 44 окна (порта) в стенках вакуумной камеры: 18 верхних, 17 экваториальных и 9 нижних.

Бланкет

Бланкет — весьма напряжённая в тепловом и радиационном плане система токамака (наряду с дивертором). Назначение бланкета — улавливать высокоэнергичные нейтроны, образующиеся при термоядерной реакции. В бланкете нейтроны замедляются, выделяя тепло, которое отводится системой охлаждения. «Горячая стенка» бланкета, за счет охлаждения водой, не будет нагреваться выше 240 °С.

Для удобства технического обслуживания бланкет разделён на 440 элементов. Его общая площадь около 700 м². Каждый элемент представляет собой кассету, со съёмной передней стенкой из бериллия (толщиной от 8 до 10 мм) и медным корпусом, упрочненном нержавеющей сталью. Размеры каждой кассеты: 1×1,5 м. Её масса — до 4,6 т.

Общее количество бериллия, необходимое для изготовления бланкета, составляет около 12 т. Сам по себе металлический бериллий малотоксичен, но бериллиевая пыль при вдыхании способна вызвать ярко выраженную аллергическую реакцию. Длительное вдыхание бериллиевой пыли в малой концентрации способно вызвать тяжелое заболевание — бериллиоз. Кроме того, бериллиевая пыль обладает канцерогенным действием. При работе токамака ожидается постепенное испарение «горячей стенки» и, соответственно, образование мельчайшей бериллиевой пыли (которая должна улавливаться дивертором). На ITER, для предохранения контакта персонала с бериллиевой пылью, разрабатываются очень строгие меры безопасности.

Три кассеты бланкета модифицированы. Эти кассеты называют Test Blanket Modules (TBM). TBM содержат изотоп лития ${}_{3}^{6}{\mbox{Li}}$. При столкновении нейтронов с литием происходит реакция

${}_{0}^{1}{\mbox{n}}+{}_{3}^{6}{\mbox{Li}}\rightarrow {}_{2}^{4}{\mbox{He}}+{}_{1}^{3}{\mbox{H}}$

Один из продуктов этой реакции — тритий. Таким образом, токамак ITER будет участвовать в эксперименте по «размножению» трития, хотя сам производить себе топливо не будет.

В результате этой реакции есть надежда получить тритий в количестве, бо́льшем, чем было израсходовано в реакции слияния. Этот эксперимент актуален для токамака следующего поколения DEMO. Этот токамак уже сам будет производить себе топливо.

Дивертор

Дивертор служит для извлечения из плазмы загрязнений, попадающих туда с «горячей стенки» бланкета. Применять диверторы на стеллараторах и токамаках начали в 1951 году по предложению Лаймана Спитцера. По форме магнитного поля диверторы относятся к одному из трех типов: полоидальному, тороидальному и бандл-типу. Принцип действия всех типов диверторов одинаков. В токамаке ITER используется дивертор полоидального типа.

На «горячей стенке» всегда присутствуют загрязнения, которые прилипают к ней в результате адсорбции. При нагреве эти загрязнения испаряются и попадают в плазму. Там они ионизируются и начинают интенсивно излучать. Возникают дополнительные радиационные потери (эти потери пропорциональны второй степени эффективного заряда плазмы). Тем самым плазменный шнур охлаждается, а горячая стенка перегревается.

Дивертор непрерывно «обдирает» с плазменного шнура внешний слой (где концентрация примесей наиболее высока). Для этого, с помощью небольшого магнитного поля, внешние слои шнура направляются на интенсивно охлаждаемую водой мишень. Здесь плазма охлаждается, нейтрализуется, превращается в газ, а затем откачивается из камеры. Таким образом, примеси не проникают в сердцевину шнура.

Кроме того, в токамаке ITER дивертор служит для осаждения и удержания бериллиевой пыли, образующейся при испарении «горячей стенки» бланкета. Поэтому его на сайте ITER ещё шутливо называют «ashtray» (пепельницей). Если не удалять пыль из зоны горения, она попадёт в плазменный шнур, разогреется, и тоже начнёт излучать. Это вызовет в свою очередь, перегрев горячей стенки, её повышенный износ (испарение и радиационное распыление) и образование новых порций пыли. Дивертор ITER состоит из трех мишеней с щелями между ними. Металлическая пыль скатывается с пологих поверхностей мишеней и попадает в щели. Оттуда ей очень трудно вновь попасть в плазменный шнур.

Дивертор выполнен из 54 кассет, общим весом 700 т. Размер каждой кассеты 3,4 м х 2,3 м х 0,6 м. Корпус кассеты — высокопрочная нержавеющая сталь. По мере износа кассеты будут демонтироваться, и на их место устанавливаться другие. Мишени преобразуют кинетическую энергию частиц плазмы в тепло, поэтому нагреваются до 3000 °С и требуют интенсивного охлаждения водой.

Мало какой материал способен длительно (срок службы токамака 20 лет) выдерживать такой нагрев. На начальных стадиях проектирования токамака планировалось выполнить мишени из углеродного композита, армированного углеродным волокном (carbon fibre-reinforced carbon composite — CFC), однако теперь рассматривается вопрос изготовления этих деталей из вольфрама.

Система охлаждения дивертора будет работать в околокипящем режиме. Суть этого режима такова: теплоноситель (дистиллированная вода) начинает закипать, но ещё не кипит. Микроскопические пузырьки пара способствуют интенсивной конвекции, поэтому этот режим позволяет отводить от нагретых деталей наибольшее количество тепла. Однако есть и опасность — если теплоноситель всё-таки закипит, пузырьки пара увеличатся в размерах, резко снизив теплоотвод. Для контроля за состоянием теплоносителя на ITER установлены акустические датчики. По шуму, который создают пузырьки в трубопроводах, будет оцениваться режим, в котором находится теплоноситель. Теплоноситель, охлаждающий дивертор, будет находиться под давлением 4 МПа и иметь температуру на входе 70°, а на выходе 120°.

Система нагрева плазмы

Для того, чтобы ядра трития вступили в реакцию слияния с ядрами дейтерия, они должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание — кулоновский барьер. В термоядерном реакторе ITER для этого тритий нагревается до очень высоких температур ~1,5·10⁸ К, что приблизительно в десять раз больше, чем в ядре Солнца (~1,6·10⁷ К). При такой высокой температуре кинетическая энергия ядер становится достаточной, чтобы кулоновский барьер был преодолён и термоядерная реакция «зажглась». После зажигания термоядерной реакции предполагается, что можно будет выключить внешние нагреватели плазмы или снизить их мощность. Ожидается, что термоядерная реакция станет самоподдерживающейся.

Для разогрева плазмы токамак ITER использует три системы: два высокочастотных нагревателя (ECRH и ICRH) и инжектор нейтральных атомов.

Электронно-циклотронный резонансный нагреватель ECRH

Система ECRH (Electron Cyclotron Resonance Heating) разогревает электроны плазменного шнура. ECRH выполняет роль «стартера» плазмы — она разогревает нейтральный газ, заполняющий вакуумную камеру в начале выстрела. В качестве источников энергии применены гиротроны, с мощностью 1МВт, рабочей частотой 170 ГГц и длительностью импульса более 500 с. Всего гиротронов 24. Они расположены в Здании радиочастотного нагрева и передают свою энергию по волноводам, длина которых составляет 160 м. Производством гиротронов заняты Япония, Россия, Европа и Индия. В конце февраля 2015 года Япония продемонстрировала первый произведённый гиротрон. Все гиротроны будут поставлены в ITER в начале 2018 года. Для ввода энергии в вакуумную камеру служат окна из поликристаллического искусственного алмаза. Диаметр каждого алмазного диска 80 мм, а толщина 1,1 мм. Алмаз выбран потому, что прозрачен для СВЧ излучения, прочен, радиационно стоек и обладает теплопроводностью в пять раз выше, чем у меди. Последнее обстоятельство немаловажно: через окно будет проходить мощность до 500 МВт/м². Производством этих кристаллов занята лаборатория в г. Фрайбурге (Германия). Всего для ITER будет поставлено 60 алмазных окон.

Ионно-циклотронный резонансный нагреватель ICRH

Система ICRH (Ion Cyclotron Resonance Heating) разогревает ионы плазмы. Принцип этого нагрева такой же, как и бытовой СВЧ-печи. Частицы плазмы под воздействием электромагнитного поля высокой интенсивности с частотой от 40 до 55 МГц начинают колебаться, получая дополнительную кинетическую энергию от поля. При столкновениях ионы передают энергию другим частицам плазмы. Система состоит из мощного радиочастотного генератора на тетродах (будет установлен в Здании радиочастотного нагрева плазмы), системы волноводов для передачи энергии и излучающих антенн, расположенных внутри вакуумной камеры.

Инжектор нейтральных атомов

Инжектор «выстреливает» в плазменный шнур мощный пучок из атомов дейтерия, разогнанных до энергии 1 МэВ. Эти атомы, сталкиваясь с частицами плазмы, передают им свою кинетическую энергию и тем самым нагревают плазму. Поскольку разогнать в электрическом поле нейтральный атом невозможно, его нужно сперва ионизировать. Затем ион (по сути, ядро дейтерия) разгоняется в циклотроне до необходимой энергии. Теперь быстродвижущийся ион следует снова превратить в нейтральный атом. Если этого не сделать, ион будет отклонён магнитным полем токамака. Поэтому к разогнанному иону следует присоединить электрон. Для деионизации ион проходит через ячейки, наполненные газом. Здесь ион, захватывая электрон у молекул газа, рекомбинирует. Не успевшие рекомбинировать ядра дейтерия отклоняются магнитным полем на специальную мишень, где тормозятся, рекомбинируют и могут быть использованы вновь.

Требования к мощности «фабрики атомов» ITER настолько велики, что на этой машине впервые пришлось применить систему, которой не было на предшествующих токамаках. Это система отрицательных ионов. На таких высоких скоростях положительный ион просто не успевает превратиться в нейтральный атом в газовых ячейках. Поэтому используются отрицательные ионы, которые захватывают электроны в специальном радиочастотном разряде в среде плазмы дейтерия, экстрагируются и разгоняются высоким положительным потенциалом (1 МВ по отношению к источнику ионов), затем нейтрализуются в газовой ячейке. Оставшиеся заряженными ионы отклоняются электростатическим полем в специальную охлаждаемую водой мишень. При потреблении примерно 55 МВт электроэнергии, каждый из двух планируемых на ITER инжекторов нейтральных атомов способен вводить в плазму до 16 МВт тепловой энергии.

Криостат

Криостат — самый большой компонент токамака. Это оболочка объёмом 16000 м³ из нержавеющей стали, 29,3 м в высоту, 28,6 м в диаметре, массой 3850 т. Внутри криостата будут располагаться остальные элементы машины. Криостат, помимо механических функций (опора деталей токамака и их защита от повреждений) будет выполнять роль вакуумного «термоса», являясь барьером между внешней средой и внутренней полостью. Для этого на внутренних стенках криостата размещены тепловые экраны, охлаждаемые азотным контуром (80К). Криостат имеет множество отверстий для доступа к вакуумной камере, трубопроводов системы охлаждения, фидеров питания магнитных систем, диагностики, дистанционного манипулятора, систем нагрева плазмы и других.

Криостат будет собираться в здании криостата площадью 5500 м², которое специально было построено для этой цели. Доставить сборку таких размеров целиком очень тяжело и дорого. Поэтому было принято решение конструктивно разбить криостат на четыре крупных фрагмента (поддон, две цилиндрические обечайки и крышка). Каждый из этих фрагментов будет собираться из более мелких сегментов. Всего сегментов 54. Их производством занята Индия. Затем фрагменты, после сборки в Здании криостата, по очереди будут перемещены и установлены на место — в шахту реактора.

Для снижения влияния нейтронного излучения токамака на окружающую среду криостат будет окружён «одеялом» из специального бетона, которое называют «биозащита» (BioShield). Толщина биозащиты над криостатом составит 2 м.

Поддон криостата будет покоиться на выступах из особо плотного железобетона (3,9 т/м³ вместо 2,5 у обычного бетона), сформированных на плите B2. Эти выступы на сайте ITER называют «короной» («crown»). Арматура элементов короны имеет очень сложный макет; для приготовления бетона будет использован гравий, добываемый в Лапландии (Швеция, г. Кируна). Для снижения напряжений, связанных с вибрациями токамака, и температурными изменениями размеров криостата, между поддоном криостата и «короной» будут расположены 18 шаровых подшипников, каждый размером 1200×1200×500 мм.

Внешние системы токамака

Система управления CODAC

CODAC (Control, Data Access and Communication — управление, доступ к данным и связь) является основной системой управления при эксплуатации ИТЭР-токамака. Персонал CODAC представляет собой группу экспертов в различных областях автоматизации. В настоящий момент команда проводит консультации с ведущими институтами и привлечёнными компаниями в целях принятия наилучших технических решений для ИТЭР.

В составе CODAC:

• пять независимых серверов (каждый со своим устройством хранения данных)
• шесть независимых локальных сетей:
  • PON (Plant Operation Network — Сеть управления токамаком и его системами)
  • TCN (Time Communication Network — Сеть передачи времени)
  • SDN (Synchronous Databus Network — Синхронная шина данных)
  • DAN (Data Archive Network — Сеть архивирования данных)
  • CIN (Central Interlock Network — Сеть Централизированной Блокировки)
  • CSN (Central Safety Network — Сеть Централизированной Защиты)
• Терминалы
• Контроллеры
• Датчики

Организационно вся система управления делится на следующие подразделения:

• Центральный контроль и автоматизация, мониторинг и обработка данных (Central supervision and automation, monitoring and data handling). В составе этой системы три сервера, соединённых интерфейсом I&C с остальными подразделениями.
• Отображение данных и управление (Human Maсhine Interface). Подразделение включает в себя терминалы и мнемосхемы, системы Центральной блокировки CIS (Central Interlock System) и Центральной защиты (Central Safety System). Обе системы обладают собственными регистраторами параметров.
• Группа управления ITER (ITER Control Group). В составе два сервера:
  • сервер обслуживания и приложений
  • шлюз доступа к каналам данных.
• Система токамака (Plant System) соединена интерфейсом I&C с остальными подразделениями. Система обеспечивает получение потока данных с токамака и осуществляет непосредственное управление исполнительными механизмами. Система состоит из трёх уровней:
  • Контроллеры. Каждый контроллер соединён шиной со своим интерфейсом. Контроллеры «переводят» цифровые данные с шин интерфейсов на принятый язык протокола I&C
  • Интерфейсы (в большинстве своем аналого-цифровые преобразователи) преобразуют аналоговые данные с датчиков в цифровые данные. Некоторые интерфейсы преобразуют команды, полученные от контроллеров в команды для исполнительных механизмов.
  • Датчики и исполнительные механизмы.

Протокол I&C (Local Instrumentation and Control) разработан специально для CODAC. В настоящее время разработчиками ITER издан справочник CODAC, который изучается персоналом.

Топливная система

Топливом для токамака ITER служит смесь изотопов водорода — дейтерия и трития. Критерий Лоусона для данного типа реакции $n\tau >10^{20}$ м⁻³·с.

В отличие от предшествующих токамаков, ITER конструктивно приспособлен именно под это топливо.

ITER, как и любой токамак, будет работать в импульсном режиме. В начале из вакуумной камеры откачивают весь воздух и содержащиеся в нём примеси. Включается магнитная система. Затем в камеру вводят топливо под низким давлением в газообразном состоянии, с помощью системы впрыска топлива. Затем дейтериево-тритиевая смесь нагревается, ионизируется и превращается в плазму.

Для ввода в плазменный шнур дополнительных количеств топлива используется ледяная пушка. Смесь дейтерия и трития замораживается и превращается в гранулы. Пушка выстреливает эти гранулы в плазменный шнур со скоростью до 1000 м/с. Ледяная пушка служит не только для контроля за плотностью топлива. Эта система предназначена для борьбы с локальными выпучиваниями плазменного шнура. Эти выпучивания называются пограничными локализованными модами (Edge Localized Modes; ELM).

В каждый текущий момент времени в вакуумной камере токамака будет находиться не более 1 г топлива.

Несгоревшее топливо, вместе с продуктом реакции гелием, деионизируется на диверторе и откачивается. Затем гелий отделяется от дейтерия и трития в системе разделения изотопов. Дейтерий и тритий вновь поступают в вакуумную камеру, образуя замкнутую «DT-петлю» в топливном цикле токамака.

Вакуумная система

Вакуумная система ИТЭР выполняет задачи откачки продуктов термоядерной реакции и загрязнений из вакуумной камеры, теплоизоляции корректирующих катушек от бланкета и корпуса вакуумной камеры, а также вакуумирования вспомогательных элементов, нуждающихся в этом — линий передач микроволнового излучения, систем инжекции нейтральных атомов и т. п.

К системам и агрегатам вакуумной системы выдвинуты очень жёсткие требования. Они должны длительно и безотказно работать без возможности периодического технического обслуживания.

Вакуумная система должна обеспечить глубокий вакуум в вакуумной камере и внутри криостата, с объёмами, соответственно, 1400 м³ и 8500 м³. Давление внутри вакуумной камеры не должно превышать 10⁻⁹ нормального атмосферного давления. Ориентировочное время, за которое вакуумная система способна создать это давление, составляет до 48 часов.

Состав вакуумной системы. В комплект системы входит более четырёхсот вакуумных насосов, в том числе восемь главных криосорбционных насосов вакуумной камеры и криостата. Вакуумные насосы объединяются в цепочки, где каждый последующий получает газ на входе при большем давлении, чем предыдущий.

На первом этапе вакуумирования газ из полостей откачивается механическими, на втором этапе — криогенными насосами. Известно, что механические насосы не могут полностью откачать газ из какой-либо полости — длины свободного пробега молекул становятся сопоставимы с размерами полости. Вещество перестаёт вести себя, «как газ», и начинает вести себя «как вакуум». Поэтому, для дальнейшего удаления остающегося в полости вещества, и применяются криогенные насосы.

По принципу действия криогенный насос очень прост. Он представляет собой сосуд, в который налит жидкий гелий. Внешняя стенка сосуда является «холодной стенкой» криогенного насоса (на ней и расположен адсорбционный «кокосовый» фильтр). Молекулы газа, подлежащие удалению из вакуумируемой полости, соприкасаются с холодной стенкой насоса. При этом они «прилипают» к стенке и поглощаются адсорбционным фильтром. В результате работы криогенного насоса давление в откачиваемой полости становится ниже на несколько порядков, по сравнению с самым эффективным механическим насосом.

«Кокосовый фильтр». Одна из функций вакуумной системы — удаление из зоны «горения» продукта реакции. Получающийся в результате термоядерной реакции гелий должен эффективно выводиться. Если этого не сделать, гелий начинает охлаждать плазму за счёт излучения (и нагревать при этом бланкет). Решение, которое приняли инженеры ITER, кому-то покажется забавным. Для адсорбции гелия применен активированный уголь, получающийся из скорлупы кокосовых орехов. В этом техническом решении на самом деле нет ничего смешного. Эксперименты показывают, что активированный уголь из скорлупы кокоса — один из самых эффективных поглотителей гелия.

Криогенная система

Криогенная система служит для охлаждения проводников магнитной системы токамака до сверхпроводящего состояния, обеспечения работы криогенных вакуумных насосов и поддержки некоторых систем диагностики.

Криогенная система состоит из двух контуров — азотного и гелиевого.

Азотный контур обеспечивает тепловую нагрузку 1300 кВт при температуре кипящего азота (80К). У азотного контура основными нагрузками являются тепловые экраны криостата и гелиевый контур. Азотный контур отделён от гелиевого теплообменником и служит для отбора тепла у гелиевого теплоносителя.

Гелиевый контур состоит из трех идентичных подсистем. Гелиевый контур рассчитан на тепловую нагрузку 65 кВт. При этом потребляемая электрическая мощность холодильных машин гелиевого контура составит почти 16 МВт. Мощность гелиевого контура выбрана меньше, чем расчетное тепловыделение при горении плазмы. Ни один токамак не способен работать непрерывно — сама физика машины подразумевает череду следующих друг за другом импульсов, или как выражаются термоядерщики, «выстрелов». Гелиевый контур будет успевать восстанавливать температуру к началу следующего выстрела.

Криогенная система должна функционировать в условиях значительного тепловыделения (от «горячей стенки» токамака), сильных магнитных полей, глубокого вакуума и мощных нейтронных потоков. Запас гелия (25 т) хранится в жидком виде (при 4К) и газообразном (при 80К) в гелиевых танках. Для охлаждения сверхпроводящих магнитов и питания крионасосов в состав системы входит множество криопереключателей, направляющих потоки гелия. Потребители гелия соединены с криопереключателями и холодильниками системой криолиний, общая длина которых в ITER составляет 3 км. Всего криосистема содержит в своей спецификации 4500 элементов.

Электропитание

ITER не будет производить электроэнергию. Вся тепловая энергия, полученная в токамаке, будет рассеиваться в окружающую среду. Однако «аппетит» к электропитанию у этой организации довольно значителен. Постоянное потребление энергии системами токамака составит примерно 110 МВт, при пиковом потреблении до 620 МВт на период около 30 секунд во время зажигания плазмы. Примерно 80 % постоянной мощности будет потребляться криогенной системой и системой водяного охлаждения. Такие системы, как инжектор нейтральных атомов, высокочастотные подогреватели ионов и электронов, а также центральный соленоид будут работать в импульсном режиме, обуславливая повышенное энергопотребление в момент зажигания плазмы.

ITER подключается к французской промышленной сети напряжением 400 кВ. Для этого потребуется ЛЭП длиной около километра. Для внутренних нужд это напряжение будет понижено до двух значений: 22 и 66 кВ.

Внутренних сетей электропитания две.

Первая, SSEN (steady state electrical network), — электрическая сеть постоянной мощности. Она будет питать все потребители, не требующие пиковых «бросков» мощности. В её составе четыре трансформатора, весом каждый 90 т.

Вторая, PPEN (pulsed power electrical network), — электрическая сеть переменной мощности. Эта система будет питать те потребители, которые требуют огромной мощности в момент зажигания плазмы. Эти потребители — центральный соленоид, системы нагрева плазмы и система контроля и управления. Сеть PPEN питают три трансформатора, каждый весом 240 т.

В качестве резервной системы электропитания будут установлены два дизель-генератора.

Водяная система охлаждения

Система охлаждения предназначена, прежде всего, для отвода избытка тепла от стенок бланкета, которая будет иметь температуру около 240 °С. По расчётам, токамак будет производить около 500 МВт тепла в среднем за один цикл, с пиком более 1100 МВт в момент зажигания термоядерной реакции.

Кроме того, будут охлаждаться элементы некоторых вспомогательных систем, таких, как радиочастотный нагреватель, криогенная система, коммутаторы системы питания и др.

Водяная система охлаждения состоит из трёх контуров:

• первый контур (замкнутый) — теплоноситель поступает в водяные полости бланкета и дивертора. Оттуда он направляется в первый теплообменник, установленный в Здании токамака.
• второй контур (замкнутый) — теплоноситель циркулирует между первым теплообменником и вторым, установленным «на улице», между Зданием токамака и градирней.
• третий контур (разомкнутый) — теплоноситель циркулирует между вторым теплообменником и градирней, где охлаждается, падая в виде капель с большой высоты. Затем вода собирается в водяном бассейне, под градирней, объёмом 20 000 м³. Бассейн градирни — проточный.

Вода в бассейн градирни поступает с расходом 33 м³/с по 5-километровому водопроводу диаметром 1,6 м из канала де Прованс. Избыток воды из этого бассейна поступает в четыре контрольных бассейна (каждый объёмом 3000 м³). Вода в этих бассейнах будет контролироваться на уровень pH, отсутствие углеводородов, хлоридов, сульфатов и трития, а также на избыточную температуру (не более 30 °С). Только та вода, которая отвечает всем критериям, установленными местными органами власти, будет сливаться в реку Дюранс.

Хранилище «горячих» отходов

Хотя продукт термоядерной реакции гелий не радиоактивен, тем не менее, энергичные нейтроны с течением времени «активируют» материалы, из которых сделаны бланкет и дивертор. Кроме того, на мишенях дивертора будет оседать загрязнённая тритием радиоактивная пыль из вольфрама и бериллия, возникающая из испарившихся с горячей стенки токамака материалов.

Хранилище горячих отходов (Hot Cell Facility) необходимо, чтобы предоставить необходимые условия для ремонта и восстановления, отбраковки, разделки, сортировки и упаковки компонентов, которые активизируются под воздействием нейтронов. Эти операции планируется осуществлять с помощью дистанционных методов.

Кроме того, в хранилище будет зона (герметично закрываемая камера) для извлечения из отходов дорогостоящего трития.

После упаковки активные материалы планируется некоторое время выдерживать в хранилище, а затем они будут передаваться французским службам радиационной безопасности, где подвергнутся дальнейшей утилизации.

Дистанционный манипулятор

Эта система позволяет обслуживать, диагностировать и заменять в случае необходимости кассеты бланкета и дивертора. Доступ к внутренней полости вакуумной камеры (после запуска) станет весьма проблематичным — по причине наведённой радиоактивности.

После демонтажа заменяемая кассета помещается в специальную транспортную ёмкость. Эта ёмкость извлекается из токамака через шлюзовую камеру. Затем тара вместе с содержимым попадает в хранилище «горячих» отходов (Hot Cell Facility). Здесь кассета разбирается, ремонтируется и вновь может быть использована по назначению.

От производительности и надёжности дистанционного манипулятора зависит время простоя токамака. Предельная грузоподъёмность манипулятора 50 т.

Система «размножения» трития

В токамаке ITER в качестве топлива будут использоваться два изотопа водорода: дейтерий и тритий.

С получением дейтерия на Земле проблем нет. Его относительная концентрация по отношению к водороду в морской воде составляет (1,55÷1,56)·10⁻⁴.

Но с тритием ситуация иная. Период его полураспада чуть больше 12 лет, поэтому в свободном виде этого изотопа на нашей планете чрезвычайно мало (небольшое количество трития образуется в верхних слоях атмосферы под действием солнечного ветра и космических лучей). В промышленных количествах тритий получают искусственно на энергетических атомных реакторах деления, в реакции взаимодействия лития-6 (атомная концентрация лития-6 в природном литии около 7,5 %) с образующимися при делении ядер урана нейтронами по реакции:

${}_{0}^{1}{\mbox{n}}+{}_{3}^{6}{\mbox{Li}}\rightarrow {}_{2}^{4}{\mbox{He}}+{}_{1}^{3}{\mbox{H}}$

В сентябре 2014 г. мировой запас трития составил около 20 кг, а потребление — около 7 кг/год.

Ожидается, что количество трития, получаемого из взаимодействия лития с потоком нейтронов, образующегося в плазме токамака ITER, превысит количество расходуемого в термоядерной реакции трития.

ITER не планирует производство трития для собственного потребления. Организация будет закупать для работы реактора топливо в течение всех 20 лет его функционирования. Однако, для следующего токамака, DEMO, проблема воспроизводства топлива будет весьма актуальной. Поэтому на ITER будут производиться эксперименты с получением трития.

Для этих экспериментов часть кассет бланкета будет модифицирована. Эти кассеты называют «Test Blanket Modules» (TBM). В эти кассеты будет помещён металлический литий. Выделяющийся в результате реакции тритий будет откачиваться в транспортную ёмкость через трубы, для которых в вакуумной камере, оболочке криостата и биозащите предусмотрены специальные порты.

Технические данные

ITER относится к термоядерным реакторам типа «токамак». В токамаках возможно осуществить несколько типов реакций слияния. Тип реакции зависит от вида применяемого топлива.

Токамак ITER с самого начала проектировался под DT-топливо. Два ядра: дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона.

${}_{1}^{2}{\mbox{H}}+{}_{1}^{3}{\mbox{H}}\rightarrow {}_{2}^{4}{\mbox{He}}+{}_{0}^{1}{\mbox{n}}+17.6{\mbox{ MeV}}$

Проектные характеристики

Макет секции реактора ITER. Масштаб 1:50

Общий радиус конструкции	10,7 м
Высота	30 м
Большой радиус вакуумной камеры	6,2 м
Малый радиус вакуумной камеры	2,0 м
Объём плазмы	837 м³
Магнитное поле	5,3 Тл
Максимальная сила тока в плазменном шнуре	15 МА
Мощность внешнего нагрева плазмы	73 МВт
Средняя термоядерная мощность за один импульс	500 МВт
Пиковая термоядерная мощность в импульсе	1100 МВт
Коэффициент усиления мощности	10
Средняя температура	100 МК
Продолжительность импульса	> 400 c

Финансирование

Стоимость проекта первоначально оценивалась в 12 млрд $. Доли участников распределятся следующим образом:

• Китай, Индия, Корея, Россия, США — каждая по 1/11 суммы;
• Япония — 2/11;
• ЕС — 4/11.

В июле 2010 года из-за изменения проекта и удорожания материалов стоимость строительства международного термоядерного реактора (ITER) была скорректирована и увеличилась до 15 млрд евро. Таким образом, доля ЕС в проекте должна быть увеличена с 4,36 млрд евро до 5,45 млрд.

Российская сторона за период 2013—2015 гг. вложит в проект 14,4 млрд рублей (около $500 млн): 5,6 миллиарда рублей в 2013 году, 4,8 млрд — в 2014 году и 3,99 млрд — в 2015 году.

Следует отметить, что финансирование происходит не перечислением денег, а путём поставок высокотехнологичного оборудования, производство которого поддерживается и развивается каждой страной (например, Россия поставляет сверхпроводящие магниты, устройства нагрева плазмы, бланкеты и другое высокотехнологическое оборудование).

Руководство проекта

Руководящий орган — Совет ИТЭР (ITER Council), принимающий решения об участии государств в проекте, по вопросам персонала, административных правил и бюджетных расходов.

Председатель совета ИТЭР — Евгений Павлович Велихов (2010—2012).

Генеральным директором Советом ИТЭР назначен (от 28 июля 2010) Осаму Мотодзима (Osamu Motojima).

5 марта 2015 года Бернард Биго (Bernard Bigot) из Франции сменил Осаму Мотодзима на посту Генерального директора.

Радиационная безопасность

Термоядерный реактор намного безопасней ядерного реактора в радиационном отношении. Прежде всего, количество находящихся в нём радиоактивных веществ сравнительно мало. Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии, тоже мала и не может привести к разрушению реактора. При этом в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ. Например, вакуумная камера и оболочка криостата должны быть герметичными, иначе реактор просто не сможет работать. Тем не менее, при проектировании ITER большое внимание уделялось радиационной безопасности, как при нормальной эксплуатации, так и во время возможных аварий.

Есть несколько источников возможного радиоактивного загрязнения:

• радиоактивный изотоп водорода — тритий;
• наведённая радиоактивность в материалах установки в результате облучения нейтронами;
• радиоактивная пыль, образующаяся в результате воздействия плазмы на первую стенку;
• радиоактивные продукты коррозии, которые могут образовываться в системе охлаждения.

Для того чтобы предотвратить распространение трития и пыли, если они выйдут за пределы вакуумной камеры и криостата, специальная система вентиляции будет поддерживать в здании реактора пониженное давление. Поэтому из здания не будет утечек воздуха, кроме как через фильтры вентиляции.

При строительстве реактора, где только возможно, будут применяться материалы, уже испытанные в ядерной энергетике. Благодаря этому, наведённая радиоактивность будет сравнительно небольшой. В частности, даже в случае отказа систем охлаждения, естественной конвекции будет достаточно для охлаждения вакуумной камеры и других элементов конструкции.

Оценки показывают, что даже в случае аварии, радиоактивные выбросы не будут представлять опасности для населения и не вызовут необходимости эвакуации.

20 июня 2012 организация получила официальную справку о соответствии установки нормам безопасности.

Интересные факты

• 1 кг трития стоил в 2010 году порядка 30 млн $. Для запуска ITER потребуется как минимум около 3 кг трития, для запуска DEMO понадобится 4—10 кг. Гипотетический тритиевый реактор потреблял бы 56 кг трития на производство 1 ГВт·год электроэнергии, тогда как мировые запасы трития на 2003 год составляли 18 кг. Мировая коммерческая потребность на 1995 год составляет ежегодно около 400 г, и ещё порядка 2 кг требовалось для поддержания ядерного арсенала США (7 кг для мировых военных потребителей). Около 4 кг трития в год образуется на АЭС, но не извлекается.
• Для стабильной долговременной работы в условиях интенсивного потока нейтронов и высоких температур разработан специальный вид стали. В американском сортаменте эта сталь носит марку 316LN, в российском — 03Х16Н15М3 по ГОСТ 5632-72.
• Одной из теоретических концепций, проверка которой предполагается на ITER, является то, что трития, образуемого в реакции деления ядер лития (реакция ${}_{0}^{1}{\mbox{n}}+{}_{3}^{6}{\mbox{Li}}\rightarrow {}_{2}^{4}{\mbox{He}}+{}_{1}^{3}{\mbox{H}}$) будет достаточно чтобы обеспечивать потребности самой установки, либо даже превысит эти потребности, что теоретически позволило бы обеспечивать тритием и новые установки. Литий, используемый для реакции, входит в состав оболочки камеры токамака.

См. также

• National Ignition Facility
• Wendelstein 7-X
• Z-Машина
• DEMO
• Термоядерный реактор Lockheed Martin

Ссылки

• Официальный сайт проекта (англ.)
• Г. С. Воронов Штурм термоядерной крепости. Библиотечка «Квант», 1985 г.
• К. Ллуэллин-Смит. На пути к термоядерной энергетике. Материалы лекции, прочитанной 17 мая 2009 года в ФИАНе.
• Укрощение плазмы // «Вокруг Света».
• «С плазменным приветом» — статья в журнале «Итоги», 2007 г.
• У проекта термоядерного реактора ITER появится новый директор // Lenta.ru, 2010-05-07
• Митришкин Ю.В., Докука В.Н., Хайрутдинов Р.Р., Кадурин А.В., Сушин И.С., Коростелев А.Я. Методология проектирования системы магнитного управления плазмой в термоядерном токамаке-реакторе // Идентификация систем и задачи управления (SICPRO'08). — 2008. — С. 1752—1795.
• Краткое видеоописание проекта // Iter.org
• Роботы ИТЭР // tnenergy
• http://ip.ntv.ru/news/25725/ (недоступная ссылка с 24-11-2015 [3221 день])
• Семенов И. Энергетика будущего: управляемый термоядерный синтез. Что такое термоядерный реактор ИТЭР и почему так важно его создание? Материалы лекции, прочитанной 27 ноября 2008 года в ФИАНе.
• Бурхан Массалимов Термоядерный синтез — проект века // В мире науки, № 2, 2014
• Виктор Фридман Мегапроект века — это только начало // В мире науки, № 6, 2014