Loď v láhvi

Už jste někdy zkoušeli postavit plachetnici uvnitř lahve s úzkým hrdlem? Že ne? Já také ne. Jednak nejsem námořník a jednak bych nenašel potřebnou trpělivost. Námořníci nejsou ani pánové z VTT Technical Research Centre ve finském Tampere. Mají však trpělivost, invenci a nezměrnou chuť do práce! Podařilo se jim zkonstruovat dálkově ovládané zařízení, které je schopné vyměnit 54 kazet divertoru tokamaku ITER. Jedna kazeta má hmotnost deset tun! Potřebná přesnost? Milimetry!

Divertor

Divertor ve vakuové komoře tokamaku ITER hlídá čistotu plazmatu a dokáže do jisté míry ovlivňovat jeho výkon.Spočívá na dně vakuové komory a na rozdíl od zbytku tzv. první stěny vakuové komory se u něho počítá s přímým kontaktem plazmatu. To znamená zátěž až 50 MW/m² po většinu pulsu jehož trvání se předpokládá celou hodinu. Desetkrát více než musí vydržet štít kosmického plavidla nořícího se při přistání do atmosféry! Tři komponenty divertoru, vnitřní a vnější terč a kupole, jsou pokryté wolframem a chlazené tlakovou vodou. Wolfram má sice vysoký bod tání, ale také velké atomové číslo, což znamená hodně elektronů v obalu. Jako nečistota pak vyzařováním čárového spektra ochlazuje plazma. Naštěstí se divertor nachází v oblasti mohutně čerpané, takže, wolfram jako nečistota nepáchá takovou škodu, jakou by mohl v oblasti centrálního plazmatu. V každém případě se počítá s tím, že se mimořádně namáhaný divertor nejméně jednou za dobu provozu ITER bude musit vyměnit. Lidská ruka se ho ale nebude moci dotknout – bránit tomu bude sekundární radioaktivita. Vše tedy bude zaležet na zařízení s dálkovým ovládáním, které musí desetitunového "drobečka“ prostrčit velmi úzkým okénkem v dolním věnci portů/oken s přírubami (jsou tři věnce: horní, střední a dolní), usadit na správné místo a upevnit – vše s milimetrovou přesností.

Okna ITER dokořán (pro DTP2)

Po svaření devíti segmentů vakuové komory zůstanou pro montáž divertoru připravena tři úzká okénka. Příprava software i hardware pro vsunutí divertoru začala v etapě EDA (Engineering Desing Activities) v roce 1994. Tehdy podle původního návrhu „velkého a drahého“ tokamaku ITER měla jedna kazeta divertoru vážit 25 tun. První testovací stolici postavila italská ENEA v Brasiomore pod dohledem EFDA. Nyní se kazeta o hmotnosti „pouhých“ 10 tun zkouší ve finském Tampere 180 km severně od Helsinek na divertorové testovací plošině DTP2 (Divertor Test Platform (,) a organizaci EFDA před dvěma roky nahradila EUROfusion.

V Tampere letos skončila dlouhá subartktická zima a současně dvacet let tvrdé práce, která kulminovala závěrečnou demonstrací: vsunutím a upevněním makety centrální kazety dovnitř sektoru vakuové komory v měřítku 1:1. Po operaci směrem dovnitř následoval celý postup uvolnění kazety a její vysunutí ze sektoru vakuové komory zrcadlově ven. Pohyb kazety registrovala čidla, která předávala vzkazy softwaru fungujícímu z 80 % bez zásahu člověka. Joystick je téměř zbytečný. Nicméně operátor delikátní proces sledoval na veliké obrazovce a sousední sloupec menších displayů byl zaplněn rolujícími řádky čísel.

Hannu Saarinen a jeho kolega Vesa Hämäläine jsou několik metrů od úžasného divadla. Stejně tak by mohli být od něho vzdáleni milióny kilometrů kosmické prázdnoty nebo tisíce metrů pod hladinou oceánu. „Je to skutečně největší výzva - navádět „sáně“ bez vizuálního kontaktu s milimetrovou přesností,“ říká VTT výkonný vicepresident Jouko Suokas. A dodává: „Zvyšuje nám to sebevědomí a jistotu práce s virtuální realitou. Zkušenosti určitě využijeme v průmyslu, což byl také jeden z klíčových důvodů naší účasti.“

V laboratoři vše dokonalé

Vyzkoušení centrální kazety uzavřelo čtyřletý proces testování dvacetimetrového zařízení pro dálkově ovládanou výměnu kazet divertoru, který zahájily zkoušky se standardními a záložními kazetami. Tři centrální kazety perfektně uzavřely celý 360 stupňový věnec divertoru. V červenci 2014 podepsala agentura F4E smlouvu za 40 miliónů Eur s konzorciem Assystem(2) na návrh, výrobu, dodání, montáž na místě, uvedení do provozu a konečné zkoušky zařízení pro dálkově řízenou výměnu kazet divertoru. Konzorcium Assystem(2) tvoří Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) a Soli Machine Dynamics Ltd, SMD ze Spojeného království, VTT Technical Research Centre v Tampere a Tampere University of Technology z Finska.

V laboratorních podmínkách s DTP2 vše zafungovalo na 100 %. Nyní je třeba, aby vše stejně hladce zvládl při montáži tokamaku ITER i průmysl.

(Volně podle ITER NewsLine)

Video

https://www.youtube.com/watch?v=u3f5Em34UU0&list=UUZxPX2lqWAlriIGMx9u3uDQ

Obrázky použity se svolením ITER Organization