Všechny kruhové magnety poloidálního pole ITER

Cívka poloidálního pole #1 (PF1) je nejmenším prstencovým magnetem budoucího obřího tokamaku ITER, který se staví v jižní Francii. Zároveň je nejmasivnějším a jedním z nejsložitějších. Měří devět metrů v průměru a váží přibližně 160 tun a je nejmenším ze šesti prstencových magnetů, které obepínají tokamak ITER, a jediným, který nevyrobila Evropa. Po šesti letech výroby dorazila na staveniště.

Všech šest prstencových cívek poloidálního magnetického pole bude umístěno horizontálně mimo vakuovou nádobu ITER a dokonce i vně systému cívek toroidálního pole, aby tvarovaly plazma a přispívaly k jeho stabilitě tím, že ho „odtlačí“ od stěn vakuové nádoby. Online regulace elektrického proudu v cívkách nedovolí plazmovému provazci, aby se dotkl, či spíše nebezpečně přiblížil k berylliem pokryté vnitřní stěně fúzní komory. S celkovou hmotností přibližně 1 800 tun a průměry od 9 do 24 metrů je systém poloidálních cívek jedním ze tří hlavních magnetických systémů (cívky poloidálního a toroidálního magnetického pole plus centrální solenoid) tokamaku ITER.

Palačinky

Dokončená cívka je vyrobena z pláství niob-titanového supravodiče navinutých do dvou vrstev nazývaných pro svoji podobu chutnému cukrářskému výrobku – palačinky (pancakes). Práce na vybudování osmi dvojitých palačinek pro PF1 probíhaly v letech 2016 až 2019. Následovala fáze impregnace cívky a v březnu 2022 prošel magnet všemi továrními přejímacími testy. Nejdůležitější technologie a zařízení pro výrobu cívky PF1 byly vyvinuty v JSC NIIEFA (součást Rosatomu), zatímco výroba probíhala v loděnicích  poblíž řeky Něvy v Petrohradu.

PF1 prošel branami ITER kolem 4:15 ráno v pátek 10. února. Dlouhá cesta začala 1. listopadu 2022, kdy cívka opustila loděnici, kde se nalodila netradičním způsobem.

Jeřáb versus bárka: příběh vynalézavosti

Poloha výrobního závodu je příznivá pro výrobu ultra velkých komponent z hlediska pozdější expedice. Patří k němu totiž loděnice poblíž ústí řeky a má tak poměrně snadný přímý přístup k moři a tím ke globálním lodním trasám.

Po dokončení součásti tak velké, jako je (nejmenší) cívka poloidálního magnetického pole  #1 (PF1) ITER, však zůstal nikoli nevýznamný technický problém: jak přenést tuto masivní součást z výrobní haly na přepravní loď. Řešení, které se nabízí – ale velmi nákladné – by bylo postavit pro tento účel obří jeřáb.

Tým vytvořený pro transport přišel s kreativnější strategií. Většina vícestupňové montážní platformy pro dokončení cívky PF1 byla postavena na palubě stacionárního člunu. Zbývající práce zahrnovala vakuovou tlakovou impregnaci každé ze sekcí „dvojité palačinky“ epoxidovou pryskyřicí, stejně jako montáž dvojitých palačinek do hotové cívky. Tedy dosažení plné hmotnosti 200 tun.

Po dokončení byla cívka PF1 kvůli stabilitě nakloněna v úhlu 45 stupňů. Člun pak byl vytažen z montážní haly a spuštěn na řeku. Teprve v ústí řeky byla cívka PF1 včetně její platformy velkým přístavním jeřábem přenesena na loď a dlouhá cesta „do nového domova“ do Francie mohla začít.

Obyčejná bárka –  překřtěná přiléhavě na „ITER 2016“ (tj. rok, kdy se s výrobou začalo) se tak stala příspěvkem inženýrské vynalézavosti k projektu ITER.

Poslední kilometry byly suché

Po plavbě po řece dolů na otevřené moře a přes záliv proplula cívka dvěma moři do Atlantiku a nakonec do Středozemního moře, až 9. ledna 2023 dosáhla Fos sur Mer, průmyslového přístavu města Marseille. O měsíc později zahájila svou pozemní cestu na staveniště ITER.

PF1 není zdaleka nejtěžší ze 141 HEL (Highly Exceptional Loads), které putují podle itineráře ITER od ledna 2015. Je však jedním z nejširších a v důsledku toho jedním z nejobtížněji ovladatelných na silnicích lemovaných platany, na mostech a v extrémně úzkém průchodu mezi dvěma malými útesy několik kilometrů před staveništěm ITER. Konvoji namísto standardních tří nocí to trvalo čtyři noci, než zdolal celou délku 105 kilometrů od vnitrozemského moře ke staveništi ITER.

Jako každá přepravní operace HEL se konvoj PF1 spoléhal na složitou logistiku zahrnující lidi a stroje – 9 řidičů, navigátorů a mechaniků při ovládání 288kolového samohybného přívěsu a výkonných tažných a tlačných traktorů; tým 14 lidí pověřený odstraňováním dopravních značek a jiných překážek na trajektorii přívěsu (a jejich vracením na původní místo po průjezdu konvoje); a 70 důstojníků z vyčleněné ochranné skupiny francouzského četnictva.

Partneři plní své zodpovědnosti

Příjezd PF1 na staveniště znamenal pro projekt ITER významný milník, protože všech sedm partnerů nyní dodalo alespoň jednu z hlavních součástí, za kterou jsou zodpovědní.

Odpoledne, které následovalo protržení cílové pásky, naplnila malá slavnost, na které se se svými partnery sešla delegace zaměstnanců ITER a zástupci všech, kteří se podíleli na návrhu, výrobě, přepravě a dodání cívky. ITER je „živým příkladem nejužší mezinárodní spolupráce ve vědě, jejíž nedílnou součástí je všech sedm partnerů: Evropská unie, Rusko, Spojené státy, Čína, Japonsko a Indie“. Pro generálního ředitele tokamaku ITER Itala Pietra Barabaschiho dodání magnetu PF1 vyslalo „silný signál“, že „Organizace ITER a všechny její Domácí Agentury neustále pokračují v plnění svých závazků ohledně výstavby výzkumného zařízení ITER integrovaným způsobem“ a že navzdory nevyhnutelným potížím „uspějeme, postavíme ITER Tokamak a poskytneme bezprecedentní výzkumnou kapacitu na podporu získání termojaderné fúzní energie“.

Bezpečně doma

S PF1 v ochranném obalu je nyní všech šest poloidálních cívek bezpečně „doma“: PF6 a PF5 jsou již nainstalovány v montážní jámě Tokamaku, PF2 uložena a PF3 a PF4 v posledních fázích výroby a testování v evropském poloidálním vinutí cívek na „SITE“ jak se nazývá staveniště tokamaku ITER. 

Kliknutím sem zobrazíte video z přepravy a doručení PF1: https://www.iter.org/news/videos/660