ITER zakończył wieloletnią kampanię naprawy elementów tokamaka

ITER zakończył tej jesieni wieloletnią kampanię naprawy kluczowych elementów tokamaka, powiedział w wywiadzie dla ITER szef projektu budowy Sergio Orlandi. Prace zamykają trudny rozdział w historii budowy i spowodowały zmiany w inżynierii, partnerstwach przemysłowych i montażu maszyny.

Co poszło nie tak

Orlandi datuje kłopoty na maj 2022 r., kiedy pierwszy moduł sektora komory próżniowej, numer 6, opuszczono do wykopu tokamaka. Opuszczenie pokazało możliwości techniczne, ale fundamentalne problemy już wychodziły na jaw.

ITER znalazł korozję w niektórych rurach chłodzących osłony termicznej, co wzbudziło obawy o inne panele. Sektory komory próżniowej miały też odchyłki wymiarowe w strefach skosów, gdzie sąsiednie sektory miały zostać później zespawane.

Orlandi mówi, że bardziej zasadniczym problemem była integracja dziewięciu sektorów. Nawet sektor wykonany w granicach tolerancji trzeba dopasować do sąsiadów. ITER musiał opanować sekwencje montażu pod względem czasu i kosztu.

Jak ITER naprawił elementy

W lipcu 2023 r. ITER wyjął sektor numer 6 z wykopu. Orlandi mówi, że operacja była czymś więcej niż odwrotnością montażu i wymagała dodatkowej inżynierii oraz przeróbek narzędzi. Gdy sektor trafił do pomiarów, zespoły zobaczyły, jak bardzo jego złącza skośne odbiegają od konfiguracji dopuszczającej integrację z innymi sektorami.

Równolegle ITER szukał rady u wyspecjalizowanych organizacji. Były wśród nich instytuty spawalnicze we Francji i we Włoszech oraz instytuty badawcze, takie jak francuska Komisja Energii Alternatywnych i Energii Atomowej (CEA), a w sprawie osłony termicznej CERN.

Przez ponad rok ITER pracował z firmami przemysłowymi nad makietami, testował metody naprawy obu rodzajów wad i kwalifikował procedury spawania, napawania materiału i obróbki skrawaniem do naprawy skosów.

Wniosek był taki, że elementy da się naprawić, choć niepewności i różnice zdań technicznych pozostawały. Przełom przyszedł, gdy zespoły przestały patrzeć na każdy sektor osobno i skupiły się na tym, jak go dopasować do sąsiadów. W zależności od miejsca trzeba było dodać materiał, usunąć go przez obróbkę albo jedno i drugie.

Wspólnie ze specjalistami ITER, zewnętrznymi ekspertami i partnerami przemysłowymi projekt ustalił kwalifikowane procedury naprawy lub ponownego wykonania wszystkich zestawów osłony termicznej oraz naprawy złączy skośnych sektorów, pod nadzorem bezpieczeństwa jądrowego. Do jesieni 2023 r. ITER wybrał firmy i umowy były podpisane.

Zmiany w montażu

Orlandi mówi, że naprawy zmusiły ITER do przemyślenia sposobu pracy. Jedna lekcja: projekt potrzebował większej odpowiedzialności za inżynierię i planowanie budowy. Teraz ITER przygotowuje szczegółowe pakiety inżynieryjne, zanim ogłosi przetarg, żeby firmy mogły złożyć realne oferty, a ITER miał mocniejszą podstawę do oceny wykonania.

ITER dzieli też pracę na wyraźniej zdefiniowane pakiety, każdy z własnym przygotowaniem inżynieryjnym i strategią realizacji, zamiast opierać się na jednym dużym kontrakcie obejmującym wiele działań.

Następny etap

Tokamak składa się z dziewięciu sektorów. W czerwcu 2025 r. Westinghouse podpisał z ITER umowę wartą 180 mln dol. na dokończenie komory próżniowej i, gdy wszystkie sektory będą na miejscu, jednoczesne zespawanie dziewięciu sektorów w jedną pierścieniową komorę, czyli torus. Pięć sektorów Westinghouse zbudował już z partnerami Ansaldo Nucleare i Walter Tosto.

Komora próżniowa to hermetycznie zamknięty, dwuścienny stalowy zbiornik, w którym będzie się mieścić plazma fuzyjna. Larsen & Toubro podpisał z ITER memorandum o porozumieniu w sprawie montażu portów i złożonych części wewnątrz komory próżniowej, po dostarczeniu kriostatu w 2020 r.