Magnety pro ITER

Teprve „tváří v tvář“ gigantickým supravodivým elektromagnetům pro fúzní zařízení ITER si člověk uvědomí význam pojmu „magnetické udržení“. ITER bude používat čtyři systémy magnetů vytvářejících magnetickou nádobu pro izolaci vysokoteplotního plazmatu: l Cívky toroidálního pole – spolu s elektrickým proudem v plazmatu tvoří magnetickou nádobu izolující vysokoteplotní plazma od stěn výbojové komory l Centrální solenoid – primární vinutí „zapalovacího“ transformátoru (sekundární vinutí je plazmatický provazec ve výbojové komoře) l Cívky poloidálního pole – udržují tvar a rovnováhu plazmatického provazce l Korekční cívky – opravují i ty nejmenší chyby v geometrickém uspořádání pole od velkých cívek Supravodiče se při konstrukci výkonných elektromagnetů používají proto, aby se vinutí dlouhodobým průchodem silného elektrického proudu neroztavila – jinými slovy, umožňují experimenty s dlouhou dobou pulzu. Kupříkladu japonský tokamak TRIAM pracoval s pulzem trvajícím 5 hodin! Vedlejším, ale velmi vítaným efektem je i výrazně nižší spotřeba elektrické energie. Zatímco centrální solenoid je ještě na papíře, zkoušky prototypu cívek poloidálního pole úspěšně proběhly v Japan Atomic Energy Agency v japonské Naka. Testovací cívka o ? 1,5 m a hmotnosti 6 t byla vyrobena ve spolupráci ruské DA (Domestic Agency – národní partner mezinárodní organizace ITER) a evropské DA. Rusko dodalo supravodivé vlákno Nb-Ti o ? 0,73 mm ve svazku 1440 drátků. Evropa pramen opatřila pláštěm z nerezové oceli. Testování přihlíželi vedle zástupců jmenovaných DA i Američané. Až 52 kA testovacího proudu při teplotě 4,5 K o 70 % překonalo světový rekord proudu v podobných cívkách. Bylo dosaženo magnetického pole 6,4 tesla! Stabilní činnosti při co nejmenších ztrátách v důsledku proměnlivého magnetického pole bylo dosaženo pokrytím vláken supravodiče dvoumikronovou vrstvou niklu, která zajišťovala optimální kontakt vláken. Jsou použity dva typy vláken pro tři koncepty v závislosti na intenzitě elektrického proudu a tepelných podmínkách. Pro 19 MA (?? ITER NewsLine53, str.1) proudu v cívce č. 6 a č. 1 bude použito vlákno typu 1, pro zbývající cívky č. 2 až 5, vlákno typu 2. Dne 10. října 2008 byla podepsána první ze tří smluv zajišťující dodávku supravodičů pro cívky poloidálního pole: Čína dodá 67 %, to je 45,4 km kabelu, Rusko 19,7 % (10,7 km) a konečně Evropa 13,3 % (8,6 km). „Ačkoliv ITER bude větší než LHC nejen co se týče rozměrů magnetu a nahromaděné energie – účel projektu a technologické výzvy budou podobné,“ tvrdí Amaud Foussat, který projektoval a stavěl v současné době největší supravodivý magnet na světě – Barrel Toroid na detektoru ATLAS urychlovače LHC v CERN a nyní zatím pouze s Paulem Libeyrem projektují v Cadarache centrální solenoid a korekční cívky pro ITER. ATLAS je detektor největšího částicového urychlovače na světě – Large Hadron Collider (LHC) v CERN, který byl nedávno zkušebně zprovozněn. Celkem 27 km dlouhá urychlovací kruhová dráha LHC prochází dvěma státy – Švýcarskem a Francií. Urychlovač bude sloužit k základnímu výzkumu stavby a historie hmoty. ATLAS pro zakřivení a následnou analýzu produktů srážek protonových svazků používá supravodivý magnet: solenoid a válcový toroid (Barrel Toroid). Až budou cívky toroidálního pole pro ITER vyrobeny, převezmou od supravodivého elektromagnetu Barrel Toroid štafetu největšího supravodivého magnetu na světě. Zajímavé je, že oba gigantické elektromagnety jsou v Evropě (Francii). Jak evropský LHC, tak mezinárodní (EU+6 států) ITER je/bude bezkonkurenční špičkou ve svém oboru. Oprávněnost a životaschopnost evropské spolupráce má další důkaz. ITER využívá princip tokamaku k udržení a ohřátí vysokoteplotního plazmatu s cílem demonstrovat fyzikální a technologické zvládnutí fúze k mírovým účelům, např. výrobě elektřiny. Tokamak je nejúspěšnější představitel směru výzkumu řízené fúze – tzv. magnetického udržení (vysokoteplotního plazmatu). Ing. Milan Řípa, CSc. ITER ATLAS