Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 584

Ventil - ochrana stability

Padesát šest cyklotronových vlnovodů bude vstupovat do budovy tokamaku, aby dodalo 20 MW ohřevového výkonu do plazmatu ITER. Je nutné počítat s tím, že každý z průchodů by mohl působit jako porucha stability budovy během katastrofální události jako je zemětřesení nebo požár. Průmysl proto vyvíjí speciální ventily, které zlepší stabilitu objektu v „místě vstupu“ každého vlnovodu.

Fotogalerie (2)
Sekce elektron-cyklotronové frekvence v ITER a Domácí agentura USA pracují s vnějším kontraktorem – švýcarskou společností VAT vyrábějící ventily – na vývoji nové mikrovlnné komponenty. Na obrázku jsou členové týmu ve firmě VAT během návštěvy na počátku t

Elektron-cyklotronová frekvence ohřívá elektrony plazmatu paprskem elektromagnetického záření vysoké intenzity. Paprsky vyrobené 24 výkonnými vysokofrekvenčními (170 GHz) gyrotrony v Budově vysokých frekvencí putují přibližně 100 metrů dlouhým vlnovodem do tokamaku, kde elektron-cyklotronové antény vyzáří výkon do plazmatu. Elektronovou cyklotronovou frekvencí rotují elektrony kolem silokřivek magnetického pole. Je to jedna ze dvou  frekvencí, kterou se plazma v tokamaku ohřívá mikrovlnami. Druhou frekvencí je iontová cyklotronová frekvence o výkonu desítek megawattů.

Vrásčité vlnovody

Přenosové vedení je tvořeno vícenásobnými linkami hliníkových vlnovodů s vnitřním vrásněním, které mohou přenášet výkon do 2 MW jednou linkou po dobu 3 000 sekund, se špičkovou hustotou výkonu ve středu vlnovodu větší než 3GW/m2. Přenosové vedení má kruhový průřez (ø 63,5 mm) a má malé vrypy vyfrézované do vnitřní plochy, které snižují přenosové ztráty na hodnotu ≤ 10 %.

Dohromady přibližně 4 km přenosového vedení budou spojovat 24 gyrotronů z Budovy vysokých frekvencí pomocí 56 koncovek a deseti typů vlnovodných komponent. Hlavní mezičleny včetně zdrojů, antén, konstrukcí, vstupních přírub, vodních chlazení a pomocných vakuových systémů by mohly působit jako poruchy stability budov během katastrofální události, jako je zemětřesení nebo požár. Za 88 % elektron-cyklotronového přenosového vedení (včetně výzkumu a vývoje) odpovídá USA,  instalaci zbývajících 12 % zajistí ITER Organization.

Nové ventily nebudou vakuovou překážkou

Aby se riziko zmenšilo, bylo potřeba vyvinout zcela nové ventily. Instalují se v každém místě vstupu vlnovodů: jak do Budovy tokamaku, tak ve vstupních přírubách vakuové nádoby. Ventil nebude působit jako vakuová překážka, ale vytvoří bariéru omezující tok tritiového plynu (o tlaku menším než 1 mbar, tj. 100 Pa)  na litr za sekundu. Do vakuové komory jsou totiž v místech antén otevřené otvory. Jednoduše řečeno, z Budovy vysoké frekvence do vakuové komory tokamaku proudí žádoucí mikrovlnný výkon na elektron-cyklotronové frekvenci a opačným směrem nežádoucí plyn  deuteria s tritiem. Záklopka ventilu se zavře, když parametry unikajícího plynu překročí hraniční hodnoty litr za sekundu při 1 mbaru. Pro ventily je k dispozici omezený prostor, neboť do jedné průchodky je soustředěno až 24 vlnovodů.

Dvakrát měř...

Elektron-cyklotronová sekce v ITER a  Domácí agentura USA spolupracují s externím kontraktorem, švýcarskou společností vyrábějící ventily VAT, na vývoji nových mikrovlnných komponent s cílem zlepšit stabilitu okolí průniků vlnovodných vedení. Před začátkem práce na návrhu Sekce elektrono-cyklotronové frekvence ITER Organization a  Domácí agentury USA shromáždily zvláštní požadavky na ventily během různých podmínek zátěže (např. požár, zemětřesení, zvětšení tlaku v komoře, únik chladiva…) a specifikovaly požadavky na ventil pro každý jednotlivý případ. Požadavky pak firma VAT pečlivě analyzovala, aby zjistila, zda se na novou komponentu mohou použít známé technologie. Plán činnosti spočívá v návrhu prototypu izolačního záklopkového ventilu, výrobního postupu, harmonogramu zkoušek a posléze před „říznutím do živého“ – kontrolou bezpečnostními techniky ITER. Potom bude prototyp vyzkoušen pro vedení mikrovln, na vakuovou těsnost a nejpečlivěji z hlediska bezpečnosti. Pokud ventil projde všemi zkouškami, pak to znamená, že předepsané výrobní a zkušební operace jsou ověřené a lze přikročit ke konečnému schválení návrhu a k výrobě.

Nedávno členové týmů USA a ITER navštívili firmu VAT nedaleko města Buchs ve Švýcarsku, aby prověřili různé požadavky, odsouhlasili kroky vedoucí k finalizaci návrhu výroby prvního prototypu a zkontrolovaly kvalifikační procedury včetně svařování, zkoušení a odpovídající analýzy FEM (Finite Element Method, metoda konečných prvků, numerická metoda pro počítačovou simulaci, která dovoluje zobrazit šíření sil).

Volně podle Marka Hendersona, vedoucího Elektron-cyklotronové sekce.

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Litevské lasery

Lasery, široce používané ve vědě a průmyslu, dnes otevírají úžasné možnosti v různých oborech – od polovodičů, spotřební elektroniky až po lékařské aplikace.

Gravitační díra v Indickém oceánu

V Indickém oceánu je oblast, kde je slabší gravitace, nižší než je průměrná jinde na hladině moří. Prohlubeň leží v Lakadivském moři asi 1 200 km jihozápadně od Indie a byla objevena v roce 1948.

Čína ve vesmíru vyrábí kyslík pomocí „umělé fotosyntézy“, chystá měsíční základnu, obří rakety i solární pole

Astronauti na palubě čínské vesmírné stanice „Nebeský palác“ předvedli nový způsob výroby raketového paliva a dýchatelného kyslíku napodobením chemické reakce v rostlinách.

www.svetenegie.cz – brána do světa energie

Již od roku 1993 myslí energetická společnost ČEZ na to, jak podpořit vzdělávání veřejnosti, a hlavně mladých, v oblasti techniky. Energetika bude potřeboval stále více techniků (a nejen těch) ...

Dominikánská republika vymýtila středomořské ovocné mušky

V rekordním čase se Dominikánské republice podařilo úspěšně potlačit nový vpád středomořské ovocné mušky, vysoce destruktivního škůdce ohrožujícího zemědělskou produkci po celém světě.

Nejnovější video

Stellarátory - budoucnost energetiky?

Zjímavý průřez historií jaderné fúze a propagace jednoho ze směrů výzkumu - stellarátorů. množstvím animací i reálných záběrů podává srovnání se současnými tokamaky.

close
detail