Как метко выразился один человек: «В ITЭR-проекте, если в зале стоит табуретка, то ее сиденье обязательно делается из гафния с внутренними каналами охлаждения, а ножки — из танталового сплава, одна из которых привезены из Японии, а остальные три — из США».
.
Этот проект словно создан для того, чтобы любая техника была рекордной и потрясающей.
Электромонтаж системы электропитания ИТ-магнитов, включая коммутационное оборудование.
Сегодня – небольшой рассказ о системах, которые позволят быстро подключать и отключать сверхпроводящие катушки ITЭR и еще об одной инженерной трудности, тем более, что в марте прошли квалификационные испытания устройств, выполняющих эту задачу.
Для начала немного об электрике магнитной системы ITЭR. Международный токамак будет иметь 48 сверхпроводящих магнитов, а именно:
- 18 тороидальные катушки (ТФ), электрически соединенные последовательно, но имеющие по одному быстродействующему устройству (FDU) на каждую пару катушек.
- 6 Модули центрального соленоида (CS), подключаемые независимо
- 6 полоидальные катушки (PF), подключаемые независимо
- 9 пары корректирующих катушек (CC), подключенных независимо
Схема магнитной системы ITЭR Как можно догадаться, необходимо независимое подключение для создания разного тока (=силы магнитного поля) в разных катушках с целью управления плазмой (ее положением, формой, током и т.д.).
Ток регулируется двумя способами: во-первых, набором очень мощных выпрямителей (десятки мегаватт, всего около 250), плавно создающих и изменяющих ток в катушках, и во-вторых, вставкой короткого резистора (разумеется , мегарезисторы общей мощностью 2,5 гигаватта(!), это ИТЭР) в цепь катушки, чтобы снять с нее часть энергии.
Чуть более подробная схема подключения магнитов ITЭR к блокам питания
Операции по установке резисторов — классический способ запуска токамаков.
При этом резкое изменение поля в полоидальных катушках и центральном соленоиде создает вихревое электрическое поле, проникающее в плазму и индуцирующее в ней кольцевой ток, являющийся частью системы удержания плазмы.
Один модуль резисторной сборки ITЭR - стальной, с воздушным охлаждением, мощность 2 МВт.
За введение резисторов в цепи катушек отвечает сегодняшний герой - СНУ (Блок Коммутационной Сети), который был испытан в НИИЭФА в марте 2017 года (ну кого это больше волнует, подробнее о системе питания магнитов ITЭR ).
Всего в ИТЭР будет установлено 8 СНУ (на КС и катушках ПФ1 и ПФ6).
Основная трудность создания СНУ — токи до 60 килоампер и высокая индуктивность коммутируемых катушек, что приводит к напряжению 8,5 киловольт в момент размыкания контактов.
Учитывая крайне низкое сопротивление цепей, в выключателе загорается дуга с током 60 кА, что моментально приводит его в негодность.
А нам нужен ресурс переключателя 30 тысяч переключений.
Тупик? Нет, мы можем все сделать гораздо сложнее! 
Это схема SNU. К сожалению, нам приходится разбираться в многочисленных аббревиатурах, но давайте попробуем: Итак, SNR – это те же резисторы, которые вставляются в цепь катушки, сначала они расположены параллельно цепи, по которой течет ток от выпрямителя к катушке, образованной Выключатели FOS и FDS. Внизу расположен тиристорный противоимпульсный модуль ТСВ, выполненный из двух одинаковых цепей ТН1, ТН2 и параллельно ФОС и ФДС - контакторы ФМС и аварийный пироэлектрический контактор ЭПМС.
СНУ в реальности - красный и синий цилиндры - это ФОС и ФДС, а внизу можно увидеть коробки ТХ1, ТХ2 и пневмоавтоматику.
Фу.
Вероятно, будет понятнее, если вы объясните, как это работает: Итак, первоначально ток течет через закрытые ФОС и ФДС.
1. Сначала замыкается RMS, параллельно подключая резистор SNR - однако, поскольку сопротивление цепи основного тока значительно ниже, ничего не происходит. 2. Далее ФОС открывается пневматикой за время менее 5 мс и первый раз ток за 0,25 мс передается на окружающие тиристоры Т (это необходимо для предотвращения возникновения дуги).
3. Одновременно с этим срабатывает тиристорный ключ ТН1, разряжая конденсатор С1 через точку соединения L1 и ФДС и приводя к обнулению тока через тиристоры Т и ФДС.
4. Весь ток через устройство передается на тиристорную группу ТН1, что позволяет открыть ФДС, что необходимо для изоляции тиристоров ФОС от напряжения 8,5 кВ, которое появится в момент передачи тока на энерговыводящий резистор.
СНР.
5. После разряда С1 и открытия ФДС нужно замкнуть TH1 - для этого используется вторая цепочка С2 - TH2 (а диод D1 нужен соответственно для закорачивания С1).
6. Ток катушки будет течь через резистор SNR, создавая желаемый скачок напряжения.
Надеюсь, это было понятно :) Одной из ключевых особенностей этого выключателя являются сверхбыстрые пневматические выключатели размыкания и замыкания (FOS, FDS, FMS), которые работают примерно в 10 раз быстрее, чем обычные электрические выключатели.
FOS, FMS и FDS в моделях и вживую.
Я доволен достаточно качественным исполнением этих устройств.
Вместе с прототипом серийной СНУ была испытана ее система управления ( быстрый об организации системы управления оборудованием ИТЭР в целом), как понятно, двух кнопок или тумблера здесь недостаточно (это ИТЭР), а схема управления состоит аж из 2-х модульных ПЛК и несколько переключателей.
Забавно, что несколько лет назад подобное устройство было разработано компанией ABB совсем для других целей – для отключения ответвлений высоковольтных линий электропередачи постоянного тока.
Хотя гибридный переключатель от ABB имеет несколько иную проблему (очень высокое напряжение при умеренном токе), его разработка преподносилась как революция в области решений по передаче электроэнергии с использованием ЛЭП ДК .
Теги: #Популярная наука #физика #iter #термоядерный реактор #переключатель
-
Восстановление Sd-Карты Mac
19 Oct, 24 -
Важные Комментарии
19 Oct, 24 -
013.Jpg Или Принцессы Не Какают
19 Oct, 24 -
Энциклопедия Запретов В Интернете
19 Oct, 24
