Проект был выполнен в 2013-2014 г.г.

Оценка прочности испытательной вакуумной камеры по международному проекту ITER

Небольшое вступление.

Международный экспериментальный термоядерный реактор (International Thermonuclear Experimental Reactor, или ITER) — проект, призванный продемонстрировать возможности термоядерного синтеза как способа научиться жить без вредных выбросов ТЭС и обеспечить энергией растущее население Земли. Строительство ITER началось в 2012 году, во Франции, в 60 километрах от Марселя. Закончить его строительство руководство компании планирует в 2023 году.

ITER_1Проект потребует инвестиций в размере 13 миллиардов. Наряду со странами Евросоюза, его финансируют еще шесть государств: Россия, Китай, Южная Корея, США, Индия и Япония. ITER спроектирован, чтобы производить приблизительно 500 мегаватт за счёт энергии, которую будет выделяться при синтезе 0,5 грамма смеси дейтерия/трития и удерживаться до 1000 секунд в камере реактора объёмом 840 м3.

ITER_2

Как ожидается, ITER будет производить в виде тепла в 10 раз больше энергии, чем требуется для поддержания температуры плазмы, необходимой для реакции синтеза ядер.

Описание проекта.

В рамках данного проекта перед инженерами ИЦ ИКАР была поставлена задача оценить прочность испытательной камеры, в которой будут испытываться одни из ключевых элементов системы, называемых Port-plug, которые, в свою очередь, используются в реакторе для диагностики разогрева плазмы. В качестве заказчика работы выступала российская организация, отвечающая перед ITER за создание и последующую поставку испытательных камер.

 ITER_3

Испытательная камера для Port Plug-ов

 Расчётную оценку статической и циклической прочности, а также устойчивости конструкции испытательной камеры необходимо было выполнить с учётом всех действующих нагрузок и условий работы.

При проведении оценки прочности было необходимо учитывать следующие нагрузки:

 Одной из особенностей проекта было требование по использованию европейских норм, применяемых для оценки прочности данного типа конструкций. Кроме этого в начале проекта система менеджмента качества ИЦ ИКАР прошла дополнительную проверку аудитом ITER, который не выявил замечаний.

Для оценки прочности камеры была создана сложная конечно-элементная модель. Кроме того, она должна была соответствовать конструкции камеры и учитывать геометрические особенности конструкции, условия её закрепления, соединения её конструктивных элементов, а также удовлетворять требованиям ИТЕР по используемым КЭ, качеству сетки и сходимости.

 iter_4a ITER_5

КЭМ вакуумной камеры с адаптером для UPP

 Для выполнения поставленной задачи инженерами ИЦ ИКАР были разработаны методики оценки прочности для наиболее полного и приближенного к реальности описания прилагаемых нагрузок и поведения камеры, описанных в технической спецификации расчётных случаев и их комбинаций.

При выполнении работы приходилось решать и отдельные специфические задачи, одной из которых являлось обеспечение равномерного обжатия специальной алюминиевой прокладки, используемой для герметизации стыков.

После завершения расчётов были составлены 2 отчёта на русском языке, а затем и перевод отчётов на английском языке для предоставления в ITER.