Pouzdro pro třísettunového drobečka

Když se řekne cívka, určitě si nikdo nepředstaví čtyřpatrový dům nebo plně obsazený Boeing. A přece! Monstrum vyrobené pro tokamak ITER s tolerancí menší než jeden milimetr by se dalo právě s takovými obry srovnávat. V hlavních zprávách o programu výroby supravodivých magnetů ITER se objevila zmínka o prvním pouzdru cívky toroidálního pole, které úspěšně absolvovalo zkoušky. Obě ramena obrovské konstrukční části veliké jako čtyřpodlažní budova a vyrobené z oceli o tloušťce 20 cm měly rozměry mezery připravené pro svaření v tolerancích od 0,25 mm do 0,75 mm, což je v porovnání k běžné vysoce přesné svařované konstrukci srovnatelné velikosti přesnost řádově větší. Přitom délka jednoho svaru je 14 metrů. A další parametry: hmotnost vinutí 110 tun, hmotnost pouzdra 190 tun… „Přesnost musí být!“ (přísnost také), protože chybné magnetické pole by nesplnilo svůj úkol. Pokud plazma unikne, žádná termojaderná reakce neproběhne a o energii budoucnosti si můžeme nechat zdát…

Ve dnech 18. a 19. prosince 2017 přesné laserové přístroje změřily spárované vnitřní a vnější části prvního pouzdra cívky toroidálního pole, jakož i přesné polohy a orientace těžkých ocelových segmentů. Výsledky měření byly elektronicky zaslány Organizaci ITER k podrobné analýze a ta potvrdila, že gigantické ocelové struktury k sobě pasují po celé délce svařovacího žlabu s mezerou od 0,25 mm do 0,75 mm, což plně respektuje požadovanou toleranci. „Jedná se o technologii nejvyšší úrovně,“ nechal se slyšet EisukeTada, zástupce generálního ředitele ITER, a uvedl, že se 26. prosince zúčastnil ceremoniálu na zkušebním místě. „Komponenta, která je 16 metrů vysoká, má hmotnost 190 tun, pochází od více výrobců, byla úspěšně předběžně sestavena při zachování submilimetrových mezí tolerance. Mezinárodní povaha tohoto husarského kousku přidává k úspěchu další body.“

Spolupráce Japonska a Koreje

Pouzdra cívek toroidálního pole chrání svazek supravodivého vinutí cívky toroidálního pole, to je 5,5 km niob-cínového (Nb₃Sn) vodiče. Masivní ocelová pouzdra mají také konstrukční úkol – kotví cívky poloidálního pole, centrální solenoid a korekční cívky a musí odolat působení mimořádně velkých elektromagnetických sil uvnitř zařízení.

Za výrobu 19 pouzder pro cívky toroidálního pole (18 cívek pro samotný tokamak ITER plus jedna cívka náhradní) je odpovědné Japonsko. Do devíti pouzder se vloží cívky vyrobené v Japonsku, dalších deset pouzder včetně tohoto prvního bude posláno do Itálie, kde se do nich vloží svazky vinutí vyrobené v Evropě. Vnitřní rameno prvního pouzdra vyrobila společnost Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Kobe, Japonsko). Při montážních zkouškách v červenci 2017 byly úspěšně spárovány dvě části vnitřního ramena - podsestava tvaru U ("AU"), ve které bude uloženo supravodivé jádro kryté deskou ("AP") s tolerancí šířky mezery od 0,25 mm do 0,75 mm podél celého 14 m dlouhého sváru.

Výrobu vnější části nasmlouvalo Japonsko v korejském Hyundai Heavy Industries v Ulsanu. Konečná kontrola pak potvrdila, že konstrukce vyrobené ve dvou místech vyhovují přísným specifikacím ITER Organization. V Hyundai byly poprvé složeny dílčí sestavy vnějších částí ("BU" a "BP"), aby se ověřila přesnost výroby. Poté se 18. a 19. prosince 2017 umístily a změřily hlavní segmenty skříně ("AU", vyráběné v Japonsku a zasílané do Koreje a "BU" vyráběné v Koreji). (Podrobnější vysvětlení naleznete ve fotogalerii.)

Testů montáže se zúčastnili zástupci organizace ITER, Japonských a Korejských domácích agentur, Evropské domácí agentury (která komponentu převezme) a výrobních společností Mitsubishi Heavy Industries a Hyundai Heavy Industries. Za dodávku všech komponent přidělených od ITER Organization Japonsku je odpovědná společnost QST: Japan's National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology.

Úspěšná zkouška spasování jednotlivých částí prvního pouzdra cívky toroidálního pole ukázala, že konečná montáž - vložení supravodivého vinutí s následným svařením pouzdra - může dosáhnout požadované přesnosti. To je vynikající zpráva, neboť výroba a přesné obrábění prvků pro dalších 18 pouzder právě probíhá. První pouzdro je už na cestě k SIMIC (Itálie), kde na něj čeká první evropský svazek supravodivého vinutí připravený na vložení do pouzdra.

Možná trochu vznešeně, nicméně upřímně, znějí slova zástupce generálního ředitele Tada: „Příklad úspěšné výroby prvního pouzdra pro cívku toroidálního pole je výkladní skříní ducha, kterým je prodchnuta podstata celého projektu ITER – ducha Jednoho jediného ITERu, který nás kolem jednoho návrhu, jednoho programu a jednoho poslání spojuje.“