Bau, Installation, Produktion, Koordination und Kommunikation von Teilnehmern aus verschiedenen Ländern - all dies wurde schnell wieder aufgebaut, als sich die Situation änderte, und infolgedessen war der Fortschritt des Projekts im Jahr 2020 ziemlich beeindruckend. Das Projekt hatte auch Glück mit der Finanzierung, so dass die USA im Jahr 2020 die Injektionen in das Projekt finanziell noch weiter erhöhten als ihre direkten Verpflichtungen, um die in den Vorjahren angehäuften Schulden zu decken. All dies hat zu einem beeindruckenden technischen Fortschritt geführt, in den wir eintauchen werden.
Konstruktion
Die Überschrift „Bau“ nahm früher mindestens die Hälfte des gesamten jährlichen Textes ein, aber jetzt läuft ihre Zeit nach Abschluss des Bauteils des Projekts deutlich ab. Ende 2020 wurden 16 von 18 Gebäuden des „Start-Minimum von 2025“ in Betrieb genommen und mit dem Bau von 17 begonnen - dem Kontrollgebäude, in dem sich das ITER-Kundencenter und die IT-Infrastruktur befinden werden. Dennoch sollte das Hauptereignis, das 2020 stattfand, erwähnt werden - die Fertigstellung des „Tokamak-Gebäudes“.
8. Januar 2020 - Die Bauherren fertigen die Metallkonstruktionen des Tokamak-Aufbaus an und gehen zur Verkleidung über. Infolgedessen betrug die Verzögerung gegenüber dem Zeitplan für 2015 ~ 6 Monate.
Dieses Gebäude ist das Zentrum des gesamten Komplexes, der schwersten und komplexesten gebauten Anlage. 120x90 Meter im Plan, 7 Stockwerke vertikal, ~ 300 Tausend Tonnen Gewicht, ~ 250 Millionen Euro wert, deren Bau etwa 7 Jahre dauerte.
Dezember 2013 - Beginn des Gießens des Bodens im Untergeschoss des Tokamak-Komplexes.
Die endgültige Metallkonstruktion, die die Reaktorhalle abdeckt und einen Weg für die grandiosen Brückenkrane bietet, wurde in nur sechs Monaten zusammengebaut. Im Februar 2020 begann der Abbau der provisorischen Mauer zwischen der Vormontagehalle und dem Tokamak-Gebäude. Am 30. März, einen Tag vor Ablauf der Frist, betraten zwei Laufkrane mit einer Tragfähigkeit von 1.500 Tonnen das Tokamak-Gebäude und verbanden es offiziell mit einem Nachbarn.
Die Krane mit ~ 1000 Tonnen Prüflast werden erstmals vom Vormontagegebäude in die Reaktorhalle gefahren.
Es ist zu beachten, dass zwei Flügel fest mit dem Tokamak-Gebäude verbunden sind - ein Diagnosegebäude aus dem Südwesten und ein Tritium-Fabrikgebäude aus dem Nordosten. Das erste wurde bereits 2018 fertiggestellt und hat sich seitdem eingelebt, aber das Tritiumgebäude erstarrte 2018 etwa zur gleichen Zeit auf dem Boden des L2-Stockwerks. Die Gründe dafür werden nicht bekannt gegeben, aber ich vermute, dass eine weitere Neugestaltung der Systeme schuld ist. Tritium im ITER-Projekt wird jedoch erst 2030 benötigt, sodass noch Zeit für die Fertigstellung bleibt.
Montage und Installation
Im Jahr 2020 haben die Arbeiten an der Montage und Installation von Elementen der ITER-Systeme am Standort in Cadarache spürbar zugenommen, von der alltäglichen Elektrik bis zu ganz bestimmten Teilen des zukünftigen Reaktors - zum Beispiel Kryosieben. Aber das Wichtigste zuerst.
Ein Render eines Tokamak-Gebäudes mit aller (oder den meisten) Sättigung. Sie können beige Linien von Kabelrinnen, gelbe Linien für Sammelschienen und Schaltanlagen, blaue Linien für Kühlwasser, blaue Linien für Kryotechnik, hellgrüne Linien für Belüftung, dunkelgrüne Linien für wissenschaftliche Geräte, rote Linien für Heizsysteme usw. sehen.
Alle spezialisierten ITER-Systeme wie magnetische Energiewandler, Mikrowellen-Elektronenzyklotron-Heizung oder Diagnoseanordnungen hängen von grundlegenderen Service-Systemen ab, von denen vier unterschieden werden können: Stromversorgung, Wärmeabfuhr, Versorgung mit Kryoflüssigkeiten und Vakuum. Es ist ziemlich offensichtlich, dass es ohne die Einführung dieser Subsysteme unmöglich ist, alles andere in Betrieb zu nehmen. Das grundlegendste ist natürlich die Stromversorgung, ohne die weder Wärmeabfuhr noch eine Kryoanlage oder Vakuumpumpen funktionieren. Bereits 2019 wurde eine 22-Kilovolt-Schaltanlage in Betrieb genommen, die für ~ 110 Megawatt Verbraucher, hauptsächlich für Betriebslasten, verantwortlich ist.
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Load Center 14, 2020 .
Im Jahr 2020 wurde die Schaffung dieses Teilsystems mit dem Bau und der Installation von Lastzentren fortgesetzt - lokalen Eingangsschaltanlagen in der Nähe der Hauptverbraucher (Kryokombination, Wärmefreisetzungssysteme, HF-Heizung und Gebäude vor der Montage). Das Festziehen der Verbraucherkabel wurde ebenfalls durchgeführt.
Ein düsteres Foto aus einem unterirdischen Kanal, in dem Sie viele verlegte 66-Kilovolt-Kabel sehen können, die zu Verbrauchern gehen. Im Allgemeinen verfügt ITER über etwa 3 km solcher unterirdischen Galerien.
Der zweite Teil des Stromversorgungssystems ist das PPEN „Stromversorgungssystem mit variabler Last“, das hauptsächlich Heizungs- und Stromregelungssysteme in Magneten umfasst. Zum Zeitpunkt der Plasmaaufnahme wird dieser Teil bis zu 500 Megawatt Leistung aus dem nationalen Netzwerk beziehen, während bis zu 2 Gigawatt Momentanleistung im Magnetsystem zirkulieren. Hier wurde 2020 eine große offene Schaltanlage mit 66 Kilovolt installiert, Kabel zu den Hauptverbrauchern gezogen (Magnetwandler und Hochfrequenzheizungsgebäude) und Geräte für eine Blindleistungsregelstation installiert, in der Tat ein Satz geschalteter Kondensatoren und Induktivitäten, die Energie mit riesigen supraleitenden Spulen austauschen. ITER-Magnete reduzieren die Belastung des französischen nationalen Netzes.
Gebäude von Magnetwandlern bei der Installation von Geräten.
Allee zur Messung von Stromwandlern und Kondensatorbaugruppen von aktiven Filtern des Blindleistungskompensationssystems.
Die Bereitschaft des Stromversorgungssystems ermöglichte es im Jahr 2020, erhebliche Fortschritte bei der Installation des größten Stromverbrauchers - des Wärmefreisetzungssystems - zu erzielen.
Zum Zeitpunkt der stärksten thermonuklearen Experimente erhält dieses System bis zu 1150 Megawatt sowohl thermonukleare Wärme als auch die Wärme von Mechanismen und Systemen. Die Wärme wird mit einer Geschwindigkeit von 500-600 Megawatt durch 10 Lüfterkühltürme abgeführt und die Differenz in einem heißen und einem kalten Pool gepuffert. Auf dem gesamten ITER-Standort wurden bereits Rohre mit drei Kühlmittelkreisläufen verlängert, die einen Wärmeaustausch von ca. 10 Punkten mit kaltem Wasser ermöglichen.
Wie vor einem Jahr waren die Fotos der ersten Einheiten der installierten Geräte sehr ansprechend, am Ende des Jahres sind sie mit Funktionstests dieser Geräte für die Augen angenehm. Das Foto zeigt einen Kaltwasserpool unter den Kühltürmen.
Im November wurden Wasserbecken erfolgreich auf Undichtigkeiten überprüft, und im Dezember begann die Inbetriebnahme eines recht komplexen Komplexes aus 27 Pumpen, 20 Wärmetauschern, einem Wasseraufbereitungssystem, Hunderten von Sensoren und Dutzenden von Ventilantrieben mit einem Gesamtverbrauch von bis zu 67 Megawatt. Es wird erwartet, dass dieses System in der ersten Hälfte des Jahres 2021 für einige Verbraucher bereit sein wird, insbesondere für die Kryokombination, ein weiteres wichtiges Dienstleistungssystem von ITER.
Die ITER-Kryokombinante wird die größte konzentrierte Kryo-Installation der Welt sein (das LHC-Kryosystem ist noch größer, aber in mehrere Blöcke unterteilt). Es besteht aus einem Park von Gasbehältern und Kryoflüssigkeitstanks, einem Stickstoffgenerator, 2 Stickstoffkompressoren, 2 Stickstoffverflüssigungssäulen, 18 in 3 Leitungen angeordneten Heliumkompressoren, Heliumreinigungssystemen aus Öl und Wasser und als Höhepunkt all dessen drei Vakuumboxen für die Heliumverflüssigung.
2 von 4 "Kühlboxen" der Kryokombinante - Vakuumgefäße mit Ausrüstung zur Verflüssigung von Helium im Inneren - Wärmetauscher, Zirkulatoren, Verdampfer, Turboexpander usw.
Aus einer Auflistung der Hauptblöcke geht hervor, dass die Anzahl der Verbindungsleitungen vom Maßstab abweicht und die Inbetriebnahme nicht schnell erfolgt. Insbesondere im Jahr 2020 installierten Installateure ~ 800 Abschnitte kryogener Pipelines nur in der Kryokombination (es gibt keine genauen Informationen für „warme“ Pipelines, aber ich denke, es gibt nicht weniger davon). Ebenfalls im Jahr 2020 wurden die Strom- und Steuerkabel festgezogen und die Leistungselektronik installiert. In der zweiten Hälfte des Jahres 2021 ist mit dem Start der Kryokombinante zu rechnen - genau in dem Moment, in dem das Wärmefreisetzungssystem Wärme von betriebenen Kompressoren empfangen kann (bis zu 30 Megawatt in der Spitze).
Ein interessantes Detail sind im Vordergrund 5 elektrische Heizgeräte mit einer Gesamtleistung von 800 Kilowatt, die benötigt werden, um die supraleitenden Magnete schnell auf Raumtemperatur zu erwärmen, wenn die Installation wegen Wartungsarbeiten gestoppt wird.
Es gibt wirklich eine Sache, aber - zwischen der Kryokombination und dem Bau des Tokamaks sollte eine Überführung verlegt werden, an der Rohrleitungen mit Kryo-Wärmeträgern vorbeiführen. Der Bau hat jedoch noch nicht einmal begonnen, und es gibt noch keine Verbraucher im Tokamak-Gebäude. Vor ~ 2023 werden wir also keinen Nutzen aus der Kryokombination ziehen.
Trotz der scheinbar unerschwinglichen Komplexität wird die gesamte Kryokombination aus industriell vorgefertigten Systemen zusammengesetzt, d.h. Es gibt nur eine Menge von allem, aber zumindest nicht am Rande der Fantasie.
Einer der Hauptverbraucher von Kryotemperaturen wird das ITER-Vakuumsystem sein. Dies ist der vierte "Service" -Wal, auf dem der Tokamak funktioniert. Beispielsweise beginnt die komplexe Akzeptanz supraleitender Magnete und aller Reaktorausrüstungen mit der Evakuierung. Leider war es Ende 2020 das in Bezug auf die Installation am weitesten verzögerte System. Im Herbst 2020 haben die Installationsinstallationen von Vakuumpipelines gerade erst begonnen, aber im Grunde befinden sich alle ihre Elemente in verschiedenen Produktionsstadien. Insbesondere werden Rohrleitungen, Absperrschieber, Ventile aktiv hergestellt, Anschlusskästen und Schränke, Teile von Standardvakuumpumpen wurden bestellt. Die Produktion von nicht standardmäßigen Pumpen ist ebenfalls im Gange - Kryosorptionspumpen der ersten Wahl, Kryokondensationspumpen, die Wasserstoff- und Heliumisotope trennen.Es wird ein kritisches Kontroll- und Lecksuchsystem entwickelt, für das IDOM, 40-30 und Gutmar im Jahr 2020 einen Auftrag erhalten haben
Ein Satz von Gasanalysatoren für Restgase eines Vakuumvolumens und externe Quellen von Helium / Innen-Helium-Detektoren sollte Vakuumlecks erkennen und lokalisieren.
Genug vom Banalen. Schauen wir uns einige weitere einzigartige Dinge an. Im Jahr 2020 wurde mit der Installation von Busleitungen für die Stromversorgung supraleitender Magnete begonnen. Hierbei handelt es sich um Aluminium-Sammelschienen mit einem Querschnitt von 100 x 160 bis 400 x 700 mm bei aktiver Wasserkühlung. Von nur zwei Gebäuden mit magnetischer Umwandlung bis zu den Tokamak-Eingängen müssen 24 doppelte Sammelschienenleitungen verlängert werden. Es ist zu beachten, dass diese Busleitungen, ihre Anschlüsse und Halterungen sowie Schaltgeräte im Rahmen eines Projektbeitrags in Russland hergestellt werden. Es ist erfreulich, "Live" -Hardware und sogar eine solche visuelle zu sehen :)
Die letzten drei Fotos sind Sammelschienen im Keller des Diagnosegebäudes (ein Anhang zum Tokamak-Gebäude), in dem sich einige der Schaltgeräte befinden werden.
Im Jahr 2020 wurde die Installation der Sammelschienen im Konvertergebäude und im Untergeschoss des Tokamak-Gebäudes fast abgeschlossen. Vor uns liegt die Installation vertikaler Abschnitte in den Schächten des Tokamak-Gebäudes im obersten Stockwerk und auf zwei Brücken, die alles miteinander verbinden.
Und so beginnen die Sammelschienenleitungen im Magnetumwandlungsgebäude - von den Wandlern (nur Entkopplungsinduktoren und ein aktiver Jumper sind sichtbar) und über die Brücke zum Diagnosegebäude.
Darüber hinaus wurden im Jahr 2020 im Bau des Tokamaks Kryolin-, Lüftungs- und Klimaanlagenabschnitte, Wasserkühlungsrohre, Kabelrinnen und Hunderte von Stützen für all dies installiert. Im Allgemeinen hat die Installation von Systemen im Tokamak-Gebäude offiziell begonnen.
Ohne Belüftung und Klimaanlage ist es nicht möglich, zumindest die Steuerelektronikschränke zu starten, so dass die Installation dieses Systems im Voraus angenehm ist.
Ein weiterer kleiner, aber wichtiger Meilenstein war die Übergabe einer voll funktionsfähigen Hilfswerkstatt (Gebäude B61) an ITER. Hier sind die Systeme zur Aufbereitung von demineralisiertem Wasser, Druckluft und Stickstoff, Kältemaschinen, die Wasser mit einer Temperatur von 10 Grad liefern usw. Dieses Gebäude war das erste, das auf dem Gelände fertiggestellt wurde (im Jahr 2016), es war auch das erste, in dem alle Systeme installiert wurden (Anfang 2019), und jetzt wurde es vollständig in Betrieb genommen.
B61 in der oberen linken Ecke des Rahmens. Und rechts in der Mitte sehen Sie eine Erweiterung „Tritiumgebäude“, die auf 4 Etagen noch nicht fertiggestellt wurde.
Und schließlich - zum wichtigsten „Redaktionsereignis von 2020“. Natürlich sprechen wir über den Beginn der Montage des Reaktors selbst in seiner Welle. Sehen Sie sich dieses Video an, das die Hauptphasen der ITER-Tokamak-Montage zeigt:
Am 25. und 26. Mai wurde nach ~ einem Monat Vorbereitung der schwerste Teil des Reaktors - die Basis des Kryostaten (1250 Tonnen!) - in den Schacht bewegt und auf Wagenheber in die vorgefertigte Position abgesenkt.
Mitte April wurde die Basis des Kryostaten in das Vormontagegebäude gezogen.
Dann wurde die reale Geometrie des Spaltes zur Betonbasis gemessen und ~ 100 Abstandshalter wurden hergestellt, um die Basis mit einer Genauigkeit von 2 mm vom Horizont auszurichten. Und schließlich wurde im Juni der erste Teil des offiziellen Reaktorteils installiert - Stützen, die vertikale, horizontale und tangentiale Belastungen des Kreises wahrnehmen, die der elektromagnetische Teil des Reaktors großzügig teilen wird.
Es ist interessant, dass die Installation des Teils, das nach allen Kanonen der Welt schwer ist, von Ingenieuren der chinesischen "Rosatom" -Firma CNNC verwaltet wurde, die in Zusammenarbeit mit den Europäern einen Auftrag für die Installation des ITER-Reaktorabschnitts erhalten haben.
Am 31. August fand die Übertragung und Installation des unteren Zylinders des Kryostaten statt, und am 2. Oktober begannen „Teile“ des Kryostaten mit einer 90-Meter-Naht mit einem Querschnitt von 60 mm zusammengeschweißt zu werden.
In der vorläufigen Versammlungshalle nahm die Aktivität zur Vorbereitung der nächsten Elemente des Tokamaks zu. Im September wurde der erste der 9 Sektoren der Vakuumkammer zur Vorbereitung installiert. Bis Ende 2020 wurde daran gearbeitet, die Präzisionsgeometrie des Sektors zu entfernen, sie erneut auf Vakuumdichte zu überprüfen, die Stützen von Hunderten von Sensoren technischer und wissenschaftlicher Diagnosesysteme zu schweißen, die Sensoren selbst und ihre Kabel zu installieren.
Anfang 2020 ist geplant, den Sektor (mit einem Gewicht von 440 Tonnen) in eine vertikale Position zu bringen und auf einem Montageständer zu installieren, wo er von Vakuum-Kryosieben umgeben und dann mit zwei Ringspulen verbunden wird.
Oh ja! Kryo-Bildschirme. Wenn sie nicht am ITER-Projekt beteiligt wären, wäre es sinnvoll, sich so etwas auszudenken. Riesige versilberte Strukturen mit mysteriösen Zeichnungen - wie könnte man ein grandioses Science-Fiction-Projekt besser veranschaulichen?
Unterer zylindrischer Abschnitt des externen Kryoscreens. Rechts sehen Sie die Kollektoren, aus denen Helium bei einer Temperatur von 80 K verteilt und gesammelt wird.
Kryosiebelement, das die Heißvakuumkammer vom Kaltmagneten trennt
Im Jahr 2020 wurden 2 der vier Abschnitte des Kryo-Bildschirms der Vakuumkammer vorbereitet (und auf dem Montageständer installiert), und die untere zylindrische Baugruppe wurde fast fertiggestellt, die im Boden des Kryostaten steht und die supraleitenden Magnete vor der Hitze der Außenwelt schützt. Zu Beginn des Jahres 2021 sollte dieser zylindrische Abschnitt im Inneren des Kryostaten installiert werden, für den die Ausrüstung bereits installiert wurde.
Der umwickelte Teil des Kryosiebs auf dem Montageständer, mit dessen Hilfe er auf den Sektor der Vakuumkammer gelegt wird. Zusätzlich zu diesem Teil gibt es links einen inneren Bereich des Bildschirms und zwei davon.
Ende 2020 begann auch die Installation von Kryofedern des Magnetsystems - Multimeter-Produkte, durch die Strom, Kühlmittel, Mess- und Steuersignale in eine vakuumkryogene Umgebung injiziert werden.
ITER Kryo-
Feeder- System auf Render- UND Feeder-Element in der Realität.
Zum Schluss möchte ich diesem Honigpool eine kleine Fliege in der Salbe hinzufügen. Schon mit bloßem Auge kann man die Verzögerung hinter den Plänen erkennen. Daher war zunächst geplant, bis Ende 2020 18 Träger von Ringmagneten (wie alles andere in ITER - komplexe Geräte mit aktiver Kühlung und einem schwierigen Merkmal der Steifigkeit) der chinesischen Produktion zu installieren.
Toroidale Unterstützung in der Nähe der Reaktorwelle während einer Dichtheitsprüfung.
Bereits 2019 machten die Chinesen 6 erste Unterstützungen und versprachen, bis Anfang 2020 12 verbleibende zu senden. Jetzt hat sich diese Frist jedoch auf den Februar 2021 verschoben und wirkt sich bereits direkt auf den Installationsplan aus.
Auch die PF5-Spule, die seit 2017 am ITER-Standort in einem Spezialwerk hergestellt wird, bleibt zurück. Im Dezember 2020 wurde gerade ein kryogener Prüfstand installiert, was bedeutet, dass wir ihn nicht vor Mai 2021 mit dem ersten Datum im Februar in der Entwurfsposition sehen werden.
Installation von PF5 in einem Kryostaten Anfang Dezember 2020. Ein interessantes Detail für mich ist ein ganzer Schrank mit verschiedenen elektrischen Verbindungen zu PF5, der für den Test verwendet wird.
Die Installation läuft zwar besser als die pessimistischen Erwartungen, aber schlechter als die optimistischen, und das Datum des ersten Plasmas im Dezember 2025 ist noch nicht bekannt.
Fortsetzung über die Herstellung von Komponenten und F & E im zweiten Teil.