В Принстонской плазменной физике (PPPL) при Национальном сферическом тороидальном эксперименте-апгрейде (NSTX-U) Министерства энергетики США используется уникальный подход к сборке оборудования. В центре внимания — связка магнитов, которая станет ключевой в экспериментах.
🔬 Магниты NSTX-U
Магниты в NSTX-U создадут самое высокое магнитное поле среди больших сферических торов, что позволит поддерживать почти стабильные условия. Они критически важны для конструкции NSTX-U. Когда установка начнёт работу, они сыграют ключевую роль в определении эффективности сферических токамаков — более компактных и меньших по размеру, чем традиционные токамаки в форме бублика.
📐 19-футовый магнит тороидального поля (TF)
19-футовый магнит тороидального поля (TF) пропускает до 4 миллионов ампер электрического тока для стабилизации и удержания сверхгорячей плазмы в экспериментах по термоядерному синтезу. В будущем он будет соединён с 12 катушками TF снаружи вакуумного сосуда. Вокруг него, как пружина, обвита катушка омического нагрева (OH) — магнит на 4 киловольта, который индуцирует электрическое поле, вводящее электрический ток в сосуд и помогающее нагревать плазму.
💡 3D-печатная модель
Команда проекта NSTX-U нашла умный и экономичный способ подготовиться к прибытию связки TF-OH, изготовив её уменьшенную копию из красного пластика. Эта модель высотой 40 дюймов и шириной 2 фута является точной репликой верхней части связки.
💬 Мнение Тома Джернигана
«Если бы это была голливудская съёмочная площадка, и вы покрасили 3D-печать TF-OH в другой цвет, она бы выглядела как настоящая машина», — сказал Том Джерниган, старший менеджер проекта NSTX-U. «Это были лучшие деньги, которые мы когда-либо тратили».
📈 Стратегия предварительной сборки
Использование 3D-печатных прототипов стало важным шагом к снижению рисков и ускорению графика. Это позволяет заранее подтвердить совместимость компонентов и исключить риск переделок после начала финальной сборки.
🔧 Изготовление компонентов
Команда проекта NSTX-U изготовила более 50 3D-печатных компонентов, включая медные электрические шины, которые питают 12 катушек полоидального поля, а также другие кронштейны и опоры.
📅 План финальной сборки
Предварительная сборка даст команде проекта детальный план, когда начнётся финальная сборка. «Всё собрано, и всё подходит», — сказал Джерниган.
🛠 Изготовление медных шин
Техники в PPPL уже начали первоначальное изготовление медных шин, используя водоструйный станок OMAX в цехе PPPL.
🔬 Установка защитных плиток
Команда проекта также установила 2000 плиток, защищающих установку от экстремального тепла плазменных экспериментов на верхней части вакуумного сосуда. Вскоре они выполнят аналогичную задачу на нижней половине.
📐 Сборка четырёх квадрантов
В Elytt Energy техники протестировали каждый шаг процесса создания магнита TF в центре связки TF-OH, прежде чем приступить к изготовлению самого магнита. Elytt Energy построила четыре квадранта и теперь собирает их, как части пирога.
🔧 Процесс вакуумной пропитки под давлением (VPI)
Четыре квадранта будут обёрнуты в стекловолокно, помещены в вакуумную камеру и пропитаны горячей смолой через процесс вакуумной пропитки под давлением (VPI), чтобы сформировать один цельный магнит.
📅 Завершение сборки
Когда Elytt Energy завершит сборку магнита TF, они обмотают восемь медных проводников магнита OH вокруг него, как нить вокруг шпульки швейной машины. Затем катушку OH обмотают стекловолокном и подвергнутся тому же процессу VPI, чтобы сформировать один цельный магнит.
📆 Осень 2025 года
Когда связка TF-OH будет готова осенью 2025 года, её отправят обратно в PPPL, где её аккуратно поместят в корпус центрального стека и поднимут обратно в центр вакуумного сосуда NSTX-U.