ITER Diagnosztikák Elektromos infrastruktúrájának fejlesztése

12/8/2013

ITER Diagnosztikák Elektromos infrastruktúrájának fejlesztése Nagy Dániel Veres Gábor, Darányi Fruzsina, Baross Tétény, Pataki Ádám, Kiss István Gábor Wigner FK RMI Bendefy András, Szalai Judit BME MM

ITER, 2013 február

2013 december 5

ITER diagnosztikák elektromos infrastruktúrája

2

1

12/8/2013

ITER és Európa

•

• • • •

Hét fő partner: EU, USA, DélKorea, Oroszország, Kína, India, Japán Összes hozzájárulás közel 50%-a EU EU területén épül, Cadarache, Franciaország „In-kind” beszállítás politikai döntés alapján EU szállításért felelős szervezet: Fusion for Energy (F4E), amelyen keresztül minden EU kötelezettség teljesül 40% (kutatási) vagy 100%-os (ipari) támogatottságú grant formájában

2013 december 5


3

Magyar részvétel az ITER-ben • •

Magyar részvétel több ITER projektben is jelen van: bolometria, CXRS, Test Blanket Module (TBM, trícium szaporító kazetták) Legjelentősebb magyar részvétel viszont: ITER Diagnosztikák elektromos infrastruktúrájának fejlesztése

• • • •

F4E és TSD konzorcium 2012-ben írt alá szerződést erről a munkáról TSD: „Tokamak Services for Diagnostics”, a konzorcium neve Résztvevők: Wigner FK RMI (konzorcium vezető), EK, BME, kisebb részben CCFE[Culham Centre for Fusion Energy, Egyesült Királyság] Időkeret kb 4 év (de további együttműködés valószínű), ebben egy teljes időtartamra szóló keretszerződés (FPA, Framework Partnership Agreement), és több, konkrét feladatra szóló szerződés van benne (SG, Specific Grant)

2013 december 5


4

2

12/8/2013

ITER Diagnosztikák •

ITER biztonságos működéséért (pl. hő- és feszültségmérő szondák, stb), másrészt a plazmafizikai jellemzők és mágneses tér megfigyeléséért és szabályozásáért (pl. mágneses diagnosztikák, bolométerek, neutron szenzorok, lézerek, stb). Köpenyelemek Portokban (12 felső, 6 középső és 6 divertor), vákumkamra külső és belső falán, divertor kazettákon

• •

TSD „Kliens” diagnosztikák a vákumkamra belső és külső falán és a divertor kazettákon lesznek. – Bolométer, Mágneses, DNFM, Langmuir szonda, nyomásmérők, hőmérők – Nem minden diagnosztika! Csak ami elektromos jelet továbbít (pl optikai kábel nem) Vákumkamra 2013 december 5

Divertor

Port diagnosztikák


5

TSD Rendszer

•

•

• •

Cél: A diagnosztikai jelet a vákumkamrán kívülre kell továbbítani a megfelelő minőségben Jeltovábbításhoz szükséges elemek főbb típusai: pl kábelek, csatlakozók, kábelkötegek, kábelcsatornák, robotcsatlakozók, vákumátvezetők, kábelhidak, A legtöbb típushoz nagyon sokféle altípus is tartozik Néhány alkatrész becsült mennyisége (altípusokat is beleszámítva):

2013 december 5

Darabszám Kábelek

~8800 (több tíz km)

Kábelkötegek

~125 (~1200m)

Vákumátvezetők

~175

csatlakozók

~1400

Robotcsatlakozók

17


6

3

12/8/2013

Jellemző jelátvitel 1

Vákumkamrán belüli jel esetén a jel útja

2013 december 5


7


8

Jellemző jelátvitel 2

2013 december 5

4

12/8/2013

TSD Feladat

Komponens fejlesztés – Fejlesztés lépései • Koncepció kitalálása • Szimuláció: termikus, termomechanikus, elekromágneses, neutron • Tesztelés prototípusokon: vákuum, mechanikai,elektromágneses, termikus, termo-mechanikus, elektromos, termo-elektromos, robot-kompatibilitás, sugárzás – Komponensek kifejlesztése a gyártási rajzokig – Beszállítás nincs benne a feladatainkban, de a beszállítók TSD specifikációk alapján fognak szállítani Rendszertervezés – az összes komponens és altípusai pontos helyének, funkcióinak ismerete, karbantartása (See System Design)

2013 december 5


9

Peremfeltételek, problémák

Technikai problémák – n terhelés – Magas hőmérséklet – Vákumkompatibilitás – Kis hely – Nem lehet karbantartani – Elekromágneses erők és hatások – Elektromos jellel kapcsolatos követelmények • Feszültség (jelek nV-tól kV-ig), frekvencia (10Hz-től 100MHzig), zaj • többféle, T és n által előidézett elektromos jelenség Egyéb problémák • Óriási mennyiségű technikai adminisztráció: nukleáris létesítmény és világméretű együttműködés

2013 december 5


10

5

12/8/2013

Komponensek 1: Kábel, kábelvégződés Mineral Insulated Cable (MIC) Belül réz, szigetelő Al2O3, kívül acél köpeny Lehet egy eres, csavart érpár, 4 ér Átmérő 1.8-4.8mm, jellemzően 4mm Minden egyes kábel a véső hosszra levágva, a teljes kábel vákumzárt Fő technikai probléma a hermetikus kerámia-fém kapcsolat a végződéseken


2013 december 5

11

Komponensek 2: kábelkötegek, kábelvezetékek Kábelkötegek 25-40 db MI kábelt tartalmaznak. Szorosan a vákumkamra belső falát követik, köpenyelemek mögött futnak a portokig (köpenyelemek nem látszanak az ábrán) EVEN PORT (0) INBOARD UPPER LOOMS

U 4

U3 / U2 U 1

O 4

O 3

O 2

O 1

OUTBOA RD LOOMS

L3L4 INBOARD LOWER LOOMS

2013 december 5

L1L2


12

6

12/8/2013

Komponensek 2: kábelkötegek, kábelvezetékek • Követelmény a diagnosztikáktól: termoelektromos hatások miatt a kábelek hőmérséklete ne változzon 10 foknál többet a kábelköteg teljes hosszán • Cél: jó hőkapcsolat a 100 C fal és kábelköteg között • Probléma: változó 3D görbületű fal és síklapú elemek között a hőkapcsolat nem ideális • Teszt: hőátadási tényező számítása a leszorítóerő függvényében

Hegesztett oldalfal

Leszorítást szabályozó csavarok

41 db MIC

ITER fal görbületével rendelkező fal (kb 60mm vastag)

2013 december 5

Hőmérő párok a falban és kábelkötegben Hűtővíz be és kimenet ITER diagnosztikák elektromos infrastruktúrája

13

Komponensek 3: Elektromos v.átvezetők    

Felső és alsó portokban helyezkedik el SIC (Safety Important Component): szigorú minőségi előírások Dupla vákumzár, közötte ellenőrzött terület Fő probléma a vákumzáró technológia  Fém-fém (tárcsa-kábelköpeny): pl indukciós forrasztás  Fém-kerámia (szigetelő – vezető): hermetikus

2013 december 5


14

7

12/8/2013

Komponensek 4: Divertor robotcsatlakozók 

Nem hegesztett, mert oldhatónak kell lennie - > problémák



Jelenlegi koncepció „plug and socket” 

Ilyen környezetben (T változás, EM, stb) nem megbízható az érintkezés



Nagyon nagy erő kell az összenyomáshoz nagy számú huzal esetén



Nagyon merev a MI kábel Socket

Kábeleket meg kell hajlítani ~250mm

48 MI Cables

Plug

Connector layout from ITR-297-REP-002. 2008.

2013 december 5


15

Összefoglalás

•

•

TSD konzorcium kb 1 éve dolgozik a témán – Minden alkatrész követelményeinek, létező koncepcióinak megismerése – A különleges követelmények miatt a kábeleken kívül minden alkatrész esetén saját komponens kifejlesztésére van szükség Következő időszak (kb egy év) legfőbb feladata a javasolt koncepciók intenzív ellenőrzése szimulációkkal és tesztekkel

2013 december 5


16

8

ITER Diagnosztikák Elektromos infrastruktúrájának fejlesztése

Recommend Documents