Förberedelserna inför driften av den internationella fusionsreaktorn ITER går nu in i ett betydligt mer krävande skede, meddelar projektledningen. I takt med att projektet närmar sig de bygg- och driftsmål som fastställts i den så kallade Baseline 2024 har den integrerade driftsättningen, integrated commissioning, fått en mer central roll än tidigare.
Ansvarig för driftsättning och framtida drift är Isabel Nunes, som under flera år planerat för den fas där sammanlänkade system testas gemensamt strax före faktisk drift. Med den nya baslinjen har ambitionsnivån höjts kraftigt. ITER förbereds inte längre enbart för en begränsad demonstration av plasma, utan för en bredare vetenskaplig start med väte- och deuteriumplasma samt pulser upp till 15 MA redan under den första forskningsfasen.
– Vi kommer att göra betydligt mer än vad som ursprungligen planerades. Tidigare handlade det om att visa att plasma kunde skapas. Nu genomför vi faktiskt de första målen i vår forskningsplan, säger Isabel Nunes.
Bild: Ansvarig chef för driftsättning och drift, Isabel Nunes, har under flera år planerat för den integrerade driftsättningen, då prestandan hos sammankopplade anläggningssystem testas strax före idrifttagning. I och med antagandet av ITER:s nya baslinje 2024 har arbetet med den första driftsättningsfasen utökats avsevärt.Fler system måste fungera från start
Starten av ITER:s forskningsdrift, den så kallade Start of Research Operation, ställer helt andra krav än tidigare planer. Samtliga grundläggande system som krävs för längre pulser måste vara på plats och fungera samtidigt. Det gäller bland annat första väggens paneler, divertorn, kylsystemen och de supraledande magneterna som ska arbeta med full magnetisk energi.
– Att börja med normal plasma, i stället för en begränsad demonstration, innebär att arbetsomfattningen har ökat dramatiskt, säger Nunes.
Själva definitionen av integrerad driftsättning är dock oförändrad. Det handlar om en systematisk process där alla sammankopplade anläggningssystem testas, verifieras och finjusteras för att säkerställa att de fungerar säkert tillsammans.
Den första fasen omfattar bland annat att visa att ITER kan nå de vakuumförhållanden som krävs för plasma, att magneterna kyls ned till 4,5 K och laddas till full effekt, samt att styr-, säkerhets-, bränsle- och värmesystem samverkar korrekt.
Processen inleds med trycksänkning och täthetsprovning av vakuumkärlet och kryostaten. Därefter följer en långsam och kontrollerad nedkylning av magneterna.
– Det här är första gången vi kyler ned de supraledande spolarna, så vi måste gå mycket försiktigt fram. När vi laddar dem uppstår enorma krafter som kan skada en spole om något går fel, säger Nunes.
Tidsplanen pressas – ny fas väntar
Under den nya planen ska alla dessa moment genomföras på cirka 18 månader, vilket är betydligt mer ambitiöst än i tidigare versioner av projektet. Ett av de mest tidskrävande momenten är konditioneringen av vakuumkärlets innerväggar.
– Vi räknar med att lägga omkring två månader på att förbereda innerväggen. Allt som kan kyla plasman eller förhindra tändning måste bort – vatten, syre, väte och kolväten, säger Nunes.
Parallellt pågår kalibrering av diagnostiksystem och kontroll av kylning i samband med magneternas uppstart, vilket kräver noggrann samordning mellan olika tekniska team.
Efter den första forskningsfasen, som väntas pågå i omkring 27 månader, följer ytterligare en omfattande installations- och testperiod. Då ska permanent första vägg, neutralstråleinjektorer, extra värmesystem och fyra testmoduler för mantelmaterial installeras. Detta kräver en andra omgång integrerad driftsättning.
Denna fas omfattar även integrering av tritiumbränslecykeln, tester av litium-bly- och heliumsystem i testmodulerna samt verifiering av säkerhets- och spärrsystem inför drift med brinnande plasma. Tillståndet att använda tritium är villkorat av att dessa tester genomförs utan anmärkningar.
– Varje gång vakuumkärlet öppnas måste vi i praktiken börja om. Vi måste kyla ned, ladda magneterna, värma kärlet, konditionera väggarna och avlägsna föroreningar, säger Nunes.
Samma princip gäller styr- och mjukvarusystem, som måste verifieras på nytt även om inga förändringar gjorts.
Strategin är att steg för steg bygga upp funktionalitet och förutsägbarhet.
– Målet är att stå där med en tokamak och en anläggning som är redo för plasma. Allt måste fungera redan när vi startar plasmakommissioneringen, säger Isabel Nunes.
Källa: ITER Organization
