200 тонн высоких технологий

Основные этапы производства катушки PF1 для ИТЭР

Катушка PF1 для ИТЭР — самая большая сверхпроводящая система, которая когда-либо создавалась в нашей стране

Катушка полоидального поля PF1 — это самый крупный и один из важнейших для будущей установки ИТЭР компонент, разработанный и произведенный в России. Высокотехнологичное изделие, диаметр которого составляет 9 м, а масса — около 200 тонн, является неотъемлемой частью магнитной системы ИТЭР, служащей для удержания плазмы в реакторе. Ее разработкой и изготовлением занимались лучшие отечественные специалисты, чей профессионализм и опыт позволили России в срок осуществить поставку в Международную организацию ИТЭР. «Это событие колоссальной важности как для отечественных предприятий, которые участвовали в изготовлении этого сложнейшего компонента будущего термоядерного реактора, так и для всего проекта в целом. Это выдающийся результат многих лет плодотворной, слаженной работы ведущих российских институтов и предприятий промышленности, эффектная и эффективная демонстрация нашего научно-технологического потенциала», — отметил директор ЧУ«ИТЭР-Центр» Анатолий Красильников.

2011 год — начало работ

9 марта 2011 года между российским Агентством ИТЭР и Международной организацией ИТЭР было подписано соглашение об изготовлении и поставке российской катушки полоидального поля. Головным исполнителем был назначен Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д. В. Ефремова (АО «НИИЭФА»). В институте разработаны важнейшие технологии изготовления катушки, а также разработана, изготовлена и испытана большая часть необходимого уникального оборудования.

2015 год — намотка первой галеты

Катушка PF1 — сложное изделие, состоящее из восьми двухзаходных галет. Изготовление катушки осуществлялось на территории Средне-Невского судостроительного завода (АО «СНСЗ»). Для намотки использован российский ниобий-титановый сверхпроводник, который обладает сверхпроводящими свойствами при сверхнизких температурах, не превышающих 5 К (–268 °C). Особенность изготовления галет состояла в том, что намотка осуществлялась одновременно из двух длин сверхпроводника. Намотка первой двойной галеты завершилась в 2016 году, а в 2017-м была осуществлена ее пропитка компаундом горячего отверждения.

2019 год — завершение изготовления всех галет

Намотка и пропитка галет для катушки PF1 — важнейший этап в изготовлении российского сверхпроводникового магнита. Весь процесс, с момента подписания соглашения о поставке до этого этапа, занял около восьми лет. Успешное завершение производства всех восьми «колец» позволило отечественным специалистам приступить к следующей стадии — сборке катушки. Помимо непосредственно намотки и пропитки галет, изготовление катушки включало в себя и ряд других, не менее важных для финального изделия технологических операций, например установку низкоомных контактных соединений, приварку гелиевых вводов и др.

2020 год — начало сборки катушки

После успешного завершения предыдущих этапов работы на территории Средне-Невского судостроительного завода в Санкт-Петербурге была начата ключевая стадия производства — сборка катушки полоидального поля. Из-за огромных размеров и массы российского магнита сама сборка катушки осуществлялась в цехе СНСЗ непосредственно на понтоне, который позже, по завершении всех необходимых операций, доставил катушку по реке Неве до морского порта Санкт-Петербурга. Сборка катушки на понтоне — это самостоятельная сложная и ответственная задача.

2021 год — проведение вакуумно-нагнетательной пропитки

По завершении сборки катушки и всех сопутствующих технологических процессов специалисты АО «СНСЗ» и АО «НИИЭФА» приступили к самой ответственной стадии ее изготовления — вакуумно-нагнетательной пропитке. Этот процесс необходим для получения электрической изоляции с необходимой высокой диэлектрической и механической прочностью. Процесс пропитки включал в себя несколько стадий: дегазацию изоляции катушки, пропитку изоляции компаундом, его опрессовку и полимеризацию. В ходе работы изделие нагревалось до 140 °C. Для проведения пропитки обмотки PF1 вокруг катушки после наложения корпусной изоляции была произведена сборка и сварка внутреннего («тонкого»), а затем внешнего вакуумного объема.

Март 2022 года — прохождение приемочных испытаний

Заводские приемочные испытания катушки на СНСЗ прошли успешно, что было подтверждено Международной организацией ИТЭР. Это позволило российским предприятиям начать подготовку к отправке изделия на площадку сооружения будущей установки на юге Франции. Перед отправкой, для испытаний транспортировочной оснастки катушки, понтон с российским магнитом был перемещен из цеха на спусковую площадку. Специалисты провели ряд испытаний, предшествующих отправке. Работы выполнены на высоком научно-техническом уровне, который соответствует требованиям соглашения о поставке катушки PF1 и документации системы качества ИТЭР.

1 ноября 2022 года — отправка катушки

В присутствии высокопоставленных представителей правительства РФ, госкорпорации «Росатом», администрации Санкт-Петербурга понтон с катушкой PF1 был торжественно спущен на воду и начал свой путь к площадке сооружения реактора ИТЭР. Отправка катушки стала результатом усилий целого ряда коллективов, которые на протяжении многих лет занимались проектированием электромагнитной системы токамака, созданием и серийным выпуском сверхпроводников и собственно созданием катушки. Для производства ниобий-титанового сверхпроводника, необходимого для каждого из 16 кабелей PF1, в стране была воссоздана сверхпроводниковая промышленность и сформирована кооперация ведущих институтов и предприятий страны: АО «ТВЭЛ», АО «ЧМЗ», АО «ВНИИНМ», АО «ВНИИКП».

10 февраля 2023 года — прибытие катушки в пункт назначения

PF1 проделала долгий путь. Из Санкт-Петербурга сухогруз с российской катушкой благополучно прибыл во французский морской порт Фос-сюр-Мер. Там магнит был перегружен на другое судно, доставившее его в порт Берр, откуда на специальной транспортной платформе катушка отправилась к месту сооружения ИТЭР по специально подготовленной и оборудованной трассе. Длина «Маршрута ИТЭР» (the ITER Itinerary) — 104 км, по нему на площадку сооружения ИТЭР перевозятся доставляемые морем самые тяжелые крупногабаритные элементы будущей термоядерной установки. Их транспортировка осуществляется в ночное время в сопровождении конвоя на особой 352-колесной транспортной платформе. 10 февраля 2023 года российская катушка полоидального поля прибыла в пункт назначения. В соответствии с традицией, по случаю прибытия катушки была организована торжественная церемония, знаменующая выполнение Россией одной из важнейших задач в рамках совместной реализации международного проекта ИТЭР.