Publication

Current Center Line Integration in the Manufacturing Process of the ITER Toroidal Field Coils

2020
Article
Résumé

The first ITER & x0027;s European Toroidal Field Coil (TFC) is going to be assembled in 2019. The TFC is composed mainly by the superconducting Winding Pack (WP - manufactured in Europe), and the Coil Cases (TFCC - manufactured in Japan), which provide structural integrity to the magnet and offer interface connections with the rest of the machine. Dimensional measurements and other manufacturing data are taken during the WP manufacture and are used to reconstruct the Current Centre Line (CCL), which is defined as the barycentre of the as-built conductors inside the WP. The CCL is useful to characterize the magnetic field generated by the magnet, and its monitoring and control can minimize the Error Field during ITER operation. Fusion For Energy (F4E) developed a method to calculate the CCL using manufacturing data. Since the CCL represents how different the WP is manufactured from its nominal conductor layout, this deviation can be corrected where there is need of a more controlled magnetic field shape, namely in the straight inboard area of the D-shaped tokamak. That is why each WP position inside its respective TFCCs is optimized, compensating the deviations detected and maintaining an allowable gap between components for the subsequent welding and resin filling operation. This paper presents the strategy followed by F4E to calculate the CCL and optimize the WP position inside the TFCC, by means of extensive CAD and CAE modelling activity. It explains also the data management process developed and followed to ensure configuration control of all the data inputs and outputs, coming from different sources and formats, and details the successful insertion operation on the first ever ITER TFC coil manufactured in Europe, and how in the future the updated CCL coil position will be used to define the final TFC machining, after the welding and gap filling operations.

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ITER
Le réacteur thermonucléaire expérimental international, ou ITER (acronyme de l'anglais International thermonuclear experimental reactor, également mot latin signifiant « chemin » ou « voie »), est un projet international de réacteur nucléaire de recherche civil à fusion nucléaire de type tokamak, situé à proximité immédiate du centre d’études nucléaires de Cadarache à Saint-Paul-lez-Durance (Bouches-du-Rhône, France). Le projet de recherche s'inscrit dans une démarche à long terme visant à l'industrialisation de la fusion nucléaire.
Tokamak
thumb|Vue intérieure du tore du Tokamak à configuration variable (TCV), dont les parois sont recouvertes de tuiles de graphite. Un tokamak est un dispositif de confinement magnétique expérimental explorant la physique des plasmas et les possibilités de produire de l'énergie par fusion nucléaire. Il existe deux types de tokamaks aux caractéristiques sensiblement différentes, les tokamaks traditionnels toriques (objet de cet article) et les tokamaks sphériques.
Joint European Torus
JET est un acronyme de l'anglais Joint European Torus (littéralement Tore commun européen) désignant le plus grand tokamak existant, situé au Culham Science Center, à Abingdon, près d'Oxford au Royaume-Uni, jusqu'à la construction d'ITER. Sa construction a débuté en 1979 et il a produit son premier plasma en 1983. Il résulte d'une collaboration entre les différents laboratoires nationaux européens, dans le cadre de l'Euratom. Il réalise la fusion nucléaire entre le deutérium et le tritium qui semblent les matériaux les plus appropriés pour les futurs réacteurs nucléaires.
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