Проводники тороидального и полоидального поля

Обязанность Российской Федерации заключается в поставке 22 километров проводников на основе 80 тонн сверхпроводящих Nb3Sn стрендов для обмоток катушек тороидального поля (тп) и 11 км проводников на основе 40 тонн сверхпроводящих NbTi стрендов для обмоток катушек полоидального поля (пп) магнитной системы ИТЭР. Изготовление в РФ и поставка сверхпроводников для магнитной системы ИТЭР позволит на базе создаваемого в России одного из крупнейших в мире промышленного производства уникальных наноструктурированных сверхпроводящих материалов обеспечить инновационное развитие атомной энергетики и ряда других отраслей техники (электротехника, транспорт, электроника, медицина).

К настоящему моменту Россия выполнила все обязательства по изготовлению и поставке в Организацию ИТЭР проводников тороидального и полоидального поля.

Исполнители: АО «ВНИИНМ», АО «ЧМЗ», АО «ТВЭЛ», ОАО «ВНИИКП», ГНЦ ИФВЭ, НИЦ «Курчатовский институт»

КОММУТИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА

Вклад РФ в проект ИТЭР в области систем электропитания определен пакетом поставки 41Р3 с названием: «Устройства коммутации тока и вывода энергии из сверхпроводящих обмоток, силовые цепи постоянного тока, включая измерительные устройства». Практически все оборудование, подлежащее поставке, является уникальным, т.е. не имеющим аналогов на мировом рынке, и требует специальной разработки. Наиболее сложной задачей является создание коммутационных аппаратов, способных длительно выдерживать сверхвысокие токи (до 70 кА), отключать их под высоким напряжением (до 10 кВ) и при этом обладать высоким быстродействием. Результаты многолетней работы в этой области, достигнутые российскими учеными и инженерами, послужили основой того, что поставка всего комплекса оборудования для вывода энергии из обмоток ИТЭР, основанного на использовании коммутационных аппаратов, была поручена Российской Федерации.

Головной исполнитель: АО «НИИЭФА»

УСТАНОВКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОРТ-ПЛАГОВ

Общество с ограниченной ответственностью «НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» изготавливает четыре установки – стенда для тестирования экваториальных и верхних порт-плагов. Стенды для экваториального и верхних порт-плагов (PPTF) были спроектированы для проверки порт-плагов в условиях нагрева, вакуума и функционального тестирования перед установкой на токамак.

Головной исполнитель: ООО «НПО «ГКМП»

КУПОЛ ДИВЕРТОРА И ТЕПЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Купол дивертора является ключевой системой ИТЭР, на который выходят потоки плазмы. Он принимает на себя поток плазмы и защищает системы от перегрева. Купол дивертора облицован вольфрамом с водяным охлаждением. Купол дивертора обращен в плазму и защищает системы ИТЭР от тепловых и корпускулярных потоков. В обязанность РФ входит изготовление и поставка 60 сборок (100 % от потребности ИТЭР).

В обязанность Российской Федерации также входит проведение тепловых испытаний обращённых к плазме компонентов ИТЭР. Учитывая, что температура плазмы – 300 миллионов C° и ожидаемый поток тепла на диверторные пластины – 20 MW/m2, элементы, соприкасающиеся с плазмой, должны выдерживать эти параметры. Для проведения испытаний в России была построена установка IDTF (ITER Divertor Test Facility) с 800 kВт электронным пучком.

Головной исполнитель: АО «НИИЭФА»

КАТУШКА ПОЛОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ

Российский вклад в создание международного проекта ИТЭР включает в себя изготовление и поставку катушки полоидального магнитного поля. Катушка PF1 – одна из шести катушек полоидального поля магнитной системы ИТЭР. PF1 совместно с другими катушками обеспечивает контроль положения и формы плазменного шнура.

Катушка расположена снаружи тороидальной магнитной системы ИТЭР и обеспечивает полоидальное магнитное поле, необходимое для создания плазмы, поддержания тока в ней и управления положением и формой плазмы. Выбор России в качестве одного из двух поставщиков в ИТЭР катушек полоидального магнитного поля обусловлен наличием богатейшего опыта по разработке аналогичных конструкций и технологического оборудования крупномасштабных сверхпроводящих магнитных систем.

Исполнители: АО «НИИЭФА», АО «СНСЗ»

ВЕРХНИЕ ПАТРУБКИ

Патрубки вакуумной камеры необходимы для установки диагностик, оборудования для нагрева, устройств откачки и обеспечивают проникновение внутрь вакуумной камеры. Патрубки являются первым барьером безопасности, классифицируются как оборудование, работающее с радиоактивными материалами под давлением.

Российская Федерация несёт ответственность за изготовление всех 18 верхних патрубков ваккумной камеры ИТЭР.

Исполнители: АО «НИИЭФА», “MAN Energy Solutions” (Германия)

ГИРОТРОНЫ

Одним из обязательств России в рамках Проекта ИТЭР является изготовление и поставка оборудования для ЭЦР нагрева и генерации тока – восьми гиротронов 170 ГГц /1МВт – которые являются одним из ключевых элементов ИТЭР.

Гиротроны – уникальная разработка отечественных специалистов. Россия – признанный мировой лидер в производстве этой высокотехнологичной системы дополнительного нагрева плазмы. Отечественными специалистами освоена CVD технология выращивания поликристаллических алмазных дисков диаметром 75 мм и толщиной до 2 мм для выходных окон гиротронов с мегаваттным уровнем мощности для ИТЭР.

Исполнители: ИПФ РАН, ООО «ГК ГИКОМ»

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Российские предприятия изготавливают девять диагностических систем для измерения широкого спектра параметров плазмы в ходе работы установки ИТЭР. В обязанность РФ входит изготовление и поставки следующих систем:

- Анализаторы атомов перезарядки. (Одна из важнейших составляющих диагностической системы ИТЭР. Диагностика основана на измерении абсолютных потоков и анализе энергетических спектров атомов перезарядки, испускаемых плазмой; является прямым методом измерения изотопного соотношения в плазме).

- Спектроскопия водородных линий. (В основу ее работы положены измерения временного поведения и пространственного распределения яркости, а также формы спектров видимых линий бальмеровской серии водорода).

- Вертикальная нейтронная камера. (Предназначена для измерения профиля пространственного распределения источника нейтронов и -частиц, образующихся в результате термоядерного синтеза; профиля пространственного распределения ионной температуры плазмы; динамики изменения указанных профилей; полного нейтронного выхода и термоядерной мощности установки; для обеспечения относительной калибровки с другими подсистемами нейтронной диагностики ИТЭР).

- Диверторный монитор нейтронного потока. (Диверторный монитор нейтронного потока позволяет путем прямых измерений демонстрировать достижение термоядерного синтеза в реакторном масштабе).

- Томсоновское рассеяние в диверторе. (Диагностика томсоновского рассеяния основана на эффекте рассеяния лазерного излучения на свободных электронах плазмы. Результирующее излучение от всех рассеивающих электронов представляет собой допплеровски-уширенный спектральный контур, форма которого однозначно связана с функцией распределения электронов, а интенсивность – с плотностью электронов).

- Активная корпускулярно-спектроскопическая диагностика. (С ее помощью измеряются такие важнейшие параметры плазмы, как профиль ионной температуры, профили скоростей полоидального и тороидального вращения плазмы, а также концентрация и распределение легких примесей внутри плазменного шнура).

- Рефлектометрическая диагностика ИТЭР. (В основу диагностики положен физический принцип отражения электромагнитных волн от плазмы. Измеряемые параметры: радиальный профиль электронной плотности плазмы; амплитуда и пространственная структура резонансных магнитогидродинамических колебаний; характеристики мелкомасштабных флуктуаций плотности плазмы)

- Лазерно-индуцированная флуоресценция. (Лазерно-индуцированная флуоресценция предназначена для измерения параметров гелия и внешних примесей в диверторе. Система также может быть использована для оценки электронной температуры в диверторе).

- Гамма спектрометрическая система для диагностики плазмы ИТЭР. (Диагностика предназначена для измерения распределения и динамики движения энергичных ионов в полоидальном сечении реактора. Контроль движения энергичных ионов – одна из важнейших задач в диагностике плазмы ИТЭР).

Исполнители: ЧУ «ИТЭР-Центр», УТС-Центр, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, ИЯФ СО РАН, НИЦ «Курчатовский институт»

ПАНЕЛИ ПЕРВОЙ СТЕНКИ И СОЕДИНИТЕЛИ МОДУЛЕЙ БЛАНКЕТА

Россия ответственна за изготовление 179 наиболее энергонапряженных (вплоть до 5 MВт / кв.м) панелей Первой стенки. Панели покрыты бериллиевыми пластинами, напаянными на бронзу CuCrZr, которая соединена со стальной основой. Размер панели до 2 m ширины, 1.4 m высоты; ее масса примерно 1000 кг.

Также Россия взяла обязательство изготовить Соединители модулей бланкета, цель которых зафиксировать модули бланкета от перемещений в радиальном, полоидальном и тороидальном направлении.

Исполнители: АО «НИИЭФА», АО «НИКИЭТ»

КОНСТРУКЦИЯ И ИНЖЕНЕРИЯ ПОРТ-ПЛАГОВ

Российским предприятиям поручено изготовление и поставка экваториального порт-плага 11, структур нижнего порта 08, верхних порт-плагов 02, 07,08. Диагностические порт-плаги расположены в патрубках вакуумной камеры установки ИТЭР и предназначены для установки диагностического оборудования.

Исполнители: ИЯФ СО РАН