KHU VỰC THÁP GIẢI NHIỆT
Nếu ITER là một nhà máy nhiệt hạch công nghiệp, một phần nhiệt đáng kể được tạo ra bởi các plasma đang cháy sẽ được sử dụng để sản xuất hơi áp suất và (bằng tua-bin và máy phát điện). Chỉ nhiệt dư sẽ cần phải tiêu tan. Trong ITER, một hệ thống loại bỏ nhiệt hiệu suất cao đã được thiết kế và đang được xây dựng.
Nước làm mát lưu thông dưới áp suất thông qua cài đặt ITER chịu trách nhiệm loại bỏ tải nhiệt từ tàu chân không ITER, các bộ phận đối diện với plasma và các hệ thống nhà máy như hệ thống sưởi và điện.
Là một thiết bị thử nghiệm, ITER sẽ không khai thác nhiệt để tạo ra điện. Thay vào đó, nước làm mát sẽ được chuyển qua một loạt các vòng làm mát đến vùng thải nhiệt nằm ở rìa phía bắc của bục, nơi nó sẽ được làm mát bằng quy trình bay hơi.
Một trong những thách thức của việc thiết kế hệ thống loại bỏ nhiệt là đối phó với tính chất tuần hoàn của hoạt động ITER Thay đổi sự lặp lại hàng ngày của các xung plasma kéo dài 500 giây, sau đó là các giai đoạn "dừng" 1300 giây. Trong giai đoạn "đốt cháy", tải nhiệt cực đại đạt hơn 1150 MW trong khi trong thời gian dừng tải nhiệt giảm đáng kể (đến 160 MW), tạo ra hai bộ điều kiện quy trình riêng biệt để hệ thống quản lý.
Cơ sở hạ tầng thải nhiệt tập trung ở khu vực rộng 6.000 mét vuông bao gồm các bể nước làm mát nóng và lạnh, máy bơm mạnh, bộ trao đổi nhiệt và tháp giải nhiệt cảm ứng với mười ô riêng lẻ.
Thiết kế và chế tạo hệ thống loại bỏ nhiệt là một phần đóng góp mua sắm của Ấn Độ cho Dự án ITER. Châu Âu đã khai quật địa điểm và tạo ra các lưu vực và cấu trúc bê tông; thiết bị sẽ được cài đặt bởi Tổ chức ITER.
LOẠI BỎ NHIỆT
Hệ thống loại bỏ nhiệt phải xử lý các tải nhiệt lớn, không liên tục từ các hoạt động xung Tokamak cộng với tải nhiệt cơ sở bình thường, trong khi duy trì nhiệt độ nước của tháp giải nhiệt ổn định và có thể dự đoán để đáp ứng nhu cầu của khách hàng hệ thống nước làm mát.
Nhiệt sinh ra trong quá trình đốt cháy hoặc pha plasma được thu thập bởi hệ thống nước làm mát của Tokamak (TCWS) và truyền qua hệ thống nước làm mát thành phần vòng 1 (CCWS-1) đến hệ thống loại bỏ nhiệt.
Nước từ CCWS-1, chiếm 85% tổng lượng nhiệt được quản lý bởi hệ thống loại bỏ nhiệt, nhiệt được bơm qua các bộ trao đổi nhiệt ở cấp độ nền tảng. Hệ thống loại bỏ nhiệt vòng hở lấy nước từ bể lạnh để làm mát các bộ trao đổi nhiệt này và thải ra bể nước nóng. Trong giai đoạn cháy, nước có thể vào bể nóng ở nhiệt độ lên tới 65 ° C, trong khi ở giai đoạn dừng, nhiệt độ vẫn dưới 35 ° C.
Tháp giải nhiệt được thiết kế cho một nhiệt độ nước đầu vào cụ thể và hoạt động hiệu quả nhất nếu nhiệt độ đó tương đối ổn định. Để duy trì nhiệt độ lưu vực nóng gần nhất có thể với nhiệt độ thiết kế của tháp giải nhiệt, các bơm thẳng đứng làm mát các bộ trao đổi nhiệt CCWS-1 được thiết kế để giảm đáng kể lưu lượng trong giai đoạn dừng khi có ít nhiệt từ Tokamak. Bơm thẳng đứng hút từ lưu vực và xả vào tháp giải nhiệt với tốc độ ổn định, do đó sử dụng tháp giải nhiệt hiệu quả trong toàn bộ chu kỳ plasma 30 phút.
Vòng làm mát thứ hai (CCWS-2) thu nhiệt từ các hệ thống nhà máy phụ trợ như đốt nóng tần số vô tuyến, cung cấp năng lượng nam châm và bù công suất phản kháng. Nước làm mát này, thường ở nhiệt độ thấp hơn nhiều, được gửi trực tiếp lên đỉnh tháp giải nhiệt cao 20 mét.
Trên trang web, các lưu vực nóng và lạnh, trạm bơm làm mát nước, khu trao đổi nhiệt và cơ sở xử lý nước đều đã được bàn giao cho Tổ chức ITER cho các hoạt động lắp đặt thiết bị. Ảnh: Tổ chức ITER / EJF Riche
Mười tế bào của tháp giải nhiệt có thể được vận hành độc lập; ITER sẽ bắt đầu hoạt động chỉ với bốn. Mỗi ô 16 x 16 mét được lấp đầy bằng hàng trăm lớp nhựa dẻo và được trang bị một quạt lớn kéo không khí lên trên. Khi nước rơi qua lớp lấp, một phần của nó bay hơi do sự hấp thụ mạnh của không khí, loại bỏ nhiệt. Nước làm mát được thu thập trong lưu vực lạnh nằm dưới các tế bào; từ đó, nó được tuần hoàn qua các bộ trao đổi nhiệt CCWS-1 và CCWS-2. Các chức năng điều khiển cho hệ thống loại bỏ nhiệt sẽ được quản lý chủ yếu từ Tòa nhà điều khiển ITER.
Để duy trì chất lượng nước trong mạch, một phần nước liên tục được xả ra sông Durance thông qua các lưu vực chứa(dòng chảy xuôi), trong khi nước ngọt được thêm vào từ Canal de Provence (dòng chảy trang điểm). Hóa chất được tiêm để giảm thiểu sự ăn mòn của đường ống và duy trì độ pH mong muốn của nước. Một hệ thống tạo ozone duy trì việc phun ozone liên tục, tiêu thụ vật liệu hữu cơ và ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn.
Ở Ấn Độ, công việc đang được tiến hành để chế tạo các bộ phận của hệ thống, bao gồm tháp giải nhiệt, máy bơm trục đứng, ổ tần số thay đổi và các thiết bị điện, đường ống, van, bộ lọc và thiết bị đo lường khác.
Vào tháng 12 năm 2018, khu vực tháp giải nhiệt và cơ sở hạ tầng đã hoàn thành (lưu vực nóng và lạnh) đã được chuyển cho Tổ chức ITER cho các hoạt động lắp đặt. Trong số các hoạt động dễ thấy nhất hiện nay là lắp đặt tháp giải nhiệt.
Tham Khảo: Tháp giải nhiệt tashin
