Инфраструктура системы криогенного обеспечения токамака с реакторными технологиями
Ключевые слова:
токамак с реакторными технологиями, криостат, тепловая защита, ожижители гелия, рефрижераторы
Аннотация
Описана цель разработки нового направления токамакостроения в рамках реализации федерального проекта ФП-3 комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 год» (РТТН). Основной особенностью проектируемой в рамках РТТН установки является использование высокотемпературных сверхпроводников для электромагнитной системы, что требует создания развитой и высоконадежной инфраструктуры криогенного обеспечения. Описаны основные элементы системы и приведены её технические параметры. Разрабатываемая система обеспечивает необходимые для поддержания требуемого режима работы токамака ТРТ расходы гелия и азота.
Литература
1. Ильгисонис В.И., Ильин К.И., Новиков С.Г., Оленин Ю.А. О программе российских исследований в области управляемого термоядерного синтеза и плазменных технологий // Физика плазмы. 2021. T. 47. № 11. С. 963—969.
2. Azizov E.A., Gladush G.G., Rodionov N.B., Rodionova V.P. On Heat Removal from the First Wall Elements in Warm TF Coils in the JUST-T Tokamak // Plasma Devices and Operations. 2007. V. 15(3). Pp. 241—252.
3. Азизов Э.А., Гладуш Г.Г., Минеев А.Б. УТС с магнитным удержанием и разработка гибридного реактора синтез-деление на основе токамака. М.: Тровант. 2016.
4. Bondarchuk E.N. e. a. Engineering Aspects of the Electromagnetic System of the TRT Tokamak // Plasma Phys. Rep. 2021. V. 47. No. 12. Pp. 1188—1203.
5. Bertalot L. e. a. Present Status of ITER Neutron Diagnostics Development // J. Fusion Energy. 2019. V. 38. No. 3. Pp. 283—290.
6. Whyte D.G. e. a. Maximizing Fusion Power in an ARC-class Tokamak with a Heat Exhaust Solution // Proc. 62nd Annual Meeting APS Division of Plasma Phys. 2020. V. 65. No. 11. P. JO08.015.
7. Marmar E. e. a. The High Field Tokamak Path to Fusion Energy: C-Mod to SPARC to ARC // Proc. 60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Phys. 2018. Pp. 1—20.
8. Segantin S. e. a. Preliminary Investigation of Neutron Shielding Compounds for ARC-class Tokamaks // Fusion Eng. and Design. 2022. V. 185(7). P. 113335.
9. Lin Y., Wright J.C., Wukitch S.J. Physics Basis for the ICRF System of the SPARC Tokamak // J. Plasma Phys. 2020. V. 86(5). P. 865860506.
10. Creely A.J. e. a. Overview of the SPARC Tokamak // Ibid. P. 865860502.
11. Mikhail S.L. e. a. Status and Tasks of TRINITI Site Infrastructure Modernization for the Ignitor Project // Fusion Eng. and Design. 2019. V. 146. Pp. 866—869.
12. Perevezentsev A.N., Rozenkevich M.B., Subbotin M.L. Concept of the Fuel Cycle of the IGNITOR Tokamak // Phys. Atomic Nuclei. 2019. V. 82(7). Pp. 1055—1059.
13. Subbotin M.L. e. a. Current Status and Objectives of Modernizing the Engineering, Physical, and Energy Infrastructure of the SFT Facility for the Implementation of the Ignitor Project // Phys. Atomic Nuclei. 2020. V. 83(7). Pp. 1131—1144.
14. Ciotti M. e. a. Novel Hybrid Pilot Experiment Proposal for a Fusion-Fission Subcritical Coupled System // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2021. Т. 44. № 2. С. 57—64.
15. Красильников А.В. и др. Токамак с реакторными технологиями (TRT): концепция, миссии, основные особенности и ожидаемые характеристики // Физика плазмы. 2021. T. 47. № 11. С. 970—985.
16. Сытников В.Е. и др. Перспективные варианты ВТСП-проводов для электромагнитной системы TRT // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 12. С. 1087—1102.
17. Леонов В.М. и др. Сценарии разряда токамака с реакторными технологиями // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 11. С. 986—997.
18. Антропов Д.А. и др. Криостат и вакуумная камера ТРТ // Физика плазмы. 2021. T. 47. № 12. C. 1146—1151.
19. Progress in the ITER Physics Basis // Nuclear Fusion. 2007. V. 47.
20. Реконструкция термоядерного комплекса ТСП (2-й этап). Проектная документация. Раздел 5 «Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержащих технологические решения». Подраздел 7 «Технологические решения». Часть 8. Здание 220/1. Криогенная азотная система. 2021.
---
Для цитирования: Гладуш Г.Г., Лазукин А.В., Рудов А.В., Родионов Н.Б. Инфраструктура системы криогенного обеспечения токамака с реакторными технологиями // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 130—137. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-130-137
---
Работа выполнена при поддержке: Госкорпорации «Росатом» в рамках договора от 11 мая 2022 г. № Н.4к.241.09.22.1077. Идентификатор государственного контракта 1770641334822000620
#
1. Il'gisonis V.I., Il'in K.I., Novikov S.G., Olenin Yu.A. O Programme Rossiyskikh Issledovaniy v Oblasti Upravlyaemogo Termoyadernogo Sinteza i Plazmennykh Tekhnologiy. Fizika Plazmy. 2021;47;11:963—969. (in Russian).
2. Azizov E.A., Gladush G.G., Rodionov N.B., Rodionova V.P. On Heat Removal from the First Wall Elements in Warm TF Coils in the JUST-T Tokamak. Plasma Devices and Operations. 2007;15(3):241—252.
3. Azizov E.A., Gladush G.G., Mineev A.B. UTS s Magnitnym Uderzhaniem i Razrabotka Gibridnogo Reaktora Sintez-delenie na Osnove Tokamaka. M.: Trovant. 2016. (in Russian).
4. Bondarchuk E.N. e. a. Engineering Aspects of the Electromagnetic System of the TRT Tokamak. Plasma Phys. Rep. 2021;47;12:1188—1203.
5. Bertalot L. e. a. Present Status of ITER Neutron Diagnostics Development. J. Fusion Energy. 2019;38;3:283—290.
6. Whyte D.G. e. a. Maximizing Fusion Power in an ARC-class Tokamak with a Heat Exhaust Solution. Proc. 62nd Annual Meeting APS Division of Plasma Phys. 2020;65;11:JO08.015.
7. Marmar E. e. a. The High Field Tokamak Path to Fusion Energy: C-Mod to SPARC to ARC. Proc. 60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Phys. 2018:1—20.
8. Segantin S. e. a. Preliminary Investigation of Neutron Shielding Compounds for ARC-class Tokamaks. Fusion Eng. and Design. 2022;185(7):113335.
9. Lin Y., Wright J.C., Wukitch S.J. Physics Basis for the ICRF System of the SPARC Tokamak. J. Plasma Phys. 2020;86(5):865860506.
10. Creely A.J. e. a. Overview of the SPARC Tokamak. Ibid:865860502.
11. Mikhail S.L. e. a. Status and Tasks of TRINITI Site Infrastructure Modernization for the Ignitor Project. Fusion Eng. and Design. 2019;146:866—869.
12. Perevezentsev A.N., Rozenkevich M.B., Subbotin M.L. Concept of the Fuel Cycle of the IGNITOR Tokamak. Phys. Atomic Nuclei. 2019;82(7):1055—1059.
13. Subbotin M.L. e. a. Current Status and Objectives of Modernizing the Engineering, Physical, and Energy Infrastructure of the SFT Facility for the Implementation of the Ignitor Project. Phys. Atomic Nuclei. 2020;83(7):1131—1144.
14. Ciotti M. e. a. Novel Hybrid Pilot Experiment Proposal for a Fusion-Fission Subcritical Coupled System. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2021;44;2:57—64.
15. Krasil'nikov A.V. i dr. Tokamak s Reaktornymi Tekhnologiyami (TRT): Kontseptsiya, Missii, Osnovnye Osobennosti i Ozhidaemye Kharakteristiki. Fizika Plazmy. 2021;47;11:970—985. (in Russian).
16. Sytnikov V.E. i dr. Perspektivnye varianty VTSP-provodov dlya Elektromagnitnoy Sistemy TRT. Fizika Plazmy. 2021;47;12:1087—1102. (in Russian).
17. Leonov V.M. i dr. Stsenarii Razryada Tokamaka s Reaktornymi Tekhnologiyami. Fizika Plazmy. 2021;47;11:986—997. (in Russian).
18. Antropov D.A. i dr. Kriostat i Vakuumnaya Kamera TRT. Fizika Plazmy. 2021;47;12:1146—1151. (in Russian).
19. Progress in the ITER Physics Basis. Nuclear Fusion. 2007;47.
20. Rekonstruktsiya Termoyadernogo Kompleksa TSP (2-y Etap). Proektnaya Dokumentatsiya. Razdel 5 «Svedeniya ob Inzhenernom Oborudovanii, o Setyakh Inzhenerno-tekhnicheskogo Obespecheniya, Perechen' Inzhenerno-tekhnicheskikh Meropriyatiy, Soderzhashchikh Tekhnologicheskie Resheniya». Podrazdel 7 «Tekhnologicheskie Resheniya». Chast' 8. Zdanie 220/1. Kriogennaya Azotnaya Sistema. 2021. (in Russian).
---
For citation: Gladush G.G, Lazukin A.V., Rudov A.V., Rodionov N.B. Cryogenic System Infrastructure for a Tokamak Based on Reactor Technologies. Bulletin of MPEI. 2023;3:130—137. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-130-137
---
The work is executed at support: «Rosatom» State Corporation Under the Agreement Dated May 11, 2022. No. Н.4к.241.09.22.1077. State Contract ID 1770641334822000620
2. Azizov E.A., Gladush G.G., Rodionov N.B., Rodionova V.P. On Heat Removal from the First Wall Elements in Warm TF Coils in the JUST-T Tokamak // Plasma Devices and Operations. 2007. V. 15(3). Pp. 241—252.
3. Азизов Э.А., Гладуш Г.Г., Минеев А.Б. УТС с магнитным удержанием и разработка гибридного реактора синтез-деление на основе токамака. М.: Тровант. 2016.
4. Bondarchuk E.N. e. a. Engineering Aspects of the Electromagnetic System of the TRT Tokamak // Plasma Phys. Rep. 2021. V. 47. No. 12. Pp. 1188—1203.
5. Bertalot L. e. a. Present Status of ITER Neutron Diagnostics Development // J. Fusion Energy. 2019. V. 38. No. 3. Pp. 283—290.
6. Whyte D.G. e. a. Maximizing Fusion Power in an ARC-class Tokamak with a Heat Exhaust Solution // Proc. 62nd Annual Meeting APS Division of Plasma Phys. 2020. V. 65. No. 11. P. JO08.015.
7. Marmar E. e. a. The High Field Tokamak Path to Fusion Energy: C-Mod to SPARC to ARC // Proc. 60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Phys. 2018. Pp. 1—20.
8. Segantin S. e. a. Preliminary Investigation of Neutron Shielding Compounds for ARC-class Tokamaks // Fusion Eng. and Design. 2022. V. 185(7). P. 113335.
9. Lin Y., Wright J.C., Wukitch S.J. Physics Basis for the ICRF System of the SPARC Tokamak // J. Plasma Phys. 2020. V. 86(5). P. 865860506.
10. Creely A.J. e. a. Overview of the SPARC Tokamak // Ibid. P. 865860502.
11. Mikhail S.L. e. a. Status and Tasks of TRINITI Site Infrastructure Modernization for the Ignitor Project // Fusion Eng. and Design. 2019. V. 146. Pp. 866—869.
12. Perevezentsev A.N., Rozenkevich M.B., Subbotin M.L. Concept of the Fuel Cycle of the IGNITOR Tokamak // Phys. Atomic Nuclei. 2019. V. 82(7). Pp. 1055—1059.
13. Subbotin M.L. e. a. Current Status and Objectives of Modernizing the Engineering, Physical, and Energy Infrastructure of the SFT Facility for the Implementation of the Ignitor Project // Phys. Atomic Nuclei. 2020. V. 83(7). Pp. 1131—1144.
14. Ciotti M. e. a. Novel Hybrid Pilot Experiment Proposal for a Fusion-Fission Subcritical Coupled System // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2021. Т. 44. № 2. С. 57—64.
15. Красильников А.В. и др. Токамак с реакторными технологиями (TRT): концепция, миссии, основные особенности и ожидаемые характеристики // Физика плазмы. 2021. T. 47. № 11. С. 970—985.
16. Сытников В.Е. и др. Перспективные варианты ВТСП-проводов для электромагнитной системы TRT // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 12. С. 1087—1102.
17. Леонов В.М. и др. Сценарии разряда токамака с реакторными технологиями // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 11. С. 986—997.
18. Антропов Д.А. и др. Криостат и вакуумная камера ТРТ // Физика плазмы. 2021. T. 47. № 12. C. 1146—1151.
19. Progress in the ITER Physics Basis // Nuclear Fusion. 2007. V. 47.
20. Реконструкция термоядерного комплекса ТСП (2-й этап). Проектная документация. Раздел 5 «Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержащих технологические решения». Подраздел 7 «Технологические решения». Часть 8. Здание 220/1. Криогенная азотная система. 2021.
---
Для цитирования: Гладуш Г.Г., Лазукин А.В., Рудов А.В., Родионов Н.Б. Инфраструктура системы криогенного обеспечения токамака с реакторными технологиями // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 130—137. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-130-137
---
Работа выполнена при поддержке: Госкорпорации «Росатом» в рамках договора от 11 мая 2022 г. № Н.4к.241.09.22.1077. Идентификатор государственного контракта 1770641334822000620
#
1. Il'gisonis V.I., Il'in K.I., Novikov S.G., Olenin Yu.A. O Programme Rossiyskikh Issledovaniy v Oblasti Upravlyaemogo Termoyadernogo Sinteza i Plazmennykh Tekhnologiy. Fizika Plazmy. 2021;47;11:963—969. (in Russian).
2. Azizov E.A., Gladush G.G., Rodionov N.B., Rodionova V.P. On Heat Removal from the First Wall Elements in Warm TF Coils in the JUST-T Tokamak. Plasma Devices and Operations. 2007;15(3):241—252.
3. Azizov E.A., Gladush G.G., Mineev A.B. UTS s Magnitnym Uderzhaniem i Razrabotka Gibridnogo Reaktora Sintez-delenie na Osnove Tokamaka. M.: Trovant. 2016. (in Russian).
4. Bondarchuk E.N. e. a. Engineering Aspects of the Electromagnetic System of the TRT Tokamak. Plasma Phys. Rep. 2021;47;12:1188—1203.
5. Bertalot L. e. a. Present Status of ITER Neutron Diagnostics Development. J. Fusion Energy. 2019;38;3:283—290.
6. Whyte D.G. e. a. Maximizing Fusion Power in an ARC-class Tokamak with a Heat Exhaust Solution. Proc. 62nd Annual Meeting APS Division of Plasma Phys. 2020;65;11:JO08.015.
7. Marmar E. e. a. The High Field Tokamak Path to Fusion Energy: C-Mod to SPARC to ARC. Proc. 60th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Phys. 2018:1—20.
8. Segantin S. e. a. Preliminary Investigation of Neutron Shielding Compounds for ARC-class Tokamaks. Fusion Eng. and Design. 2022;185(7):113335.
9. Lin Y., Wright J.C., Wukitch S.J. Physics Basis for the ICRF System of the SPARC Tokamak. J. Plasma Phys. 2020;86(5):865860506.
10. Creely A.J. e. a. Overview of the SPARC Tokamak. Ibid:865860502.
11. Mikhail S.L. e. a. Status and Tasks of TRINITI Site Infrastructure Modernization for the Ignitor Project. Fusion Eng. and Design. 2019;146:866—869.
12. Perevezentsev A.N., Rozenkevich M.B., Subbotin M.L. Concept of the Fuel Cycle of the IGNITOR Tokamak. Phys. Atomic Nuclei. 2019;82(7):1055—1059.
13. Subbotin M.L. e. a. Current Status and Objectives of Modernizing the Engineering, Physical, and Energy Infrastructure of the SFT Facility for the Implementation of the Ignitor Project. Phys. Atomic Nuclei. 2020;83(7):1131—1144.
14. Ciotti M. e. a. Novel Hybrid Pilot Experiment Proposal for a Fusion-Fission Subcritical Coupled System. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2021;44;2:57—64.
15. Krasil'nikov A.V. i dr. Tokamak s Reaktornymi Tekhnologiyami (TRT): Kontseptsiya, Missii, Osnovnye Osobennosti i Ozhidaemye Kharakteristiki. Fizika Plazmy. 2021;47;11:970—985. (in Russian).
16. Sytnikov V.E. i dr. Perspektivnye varianty VTSP-provodov dlya Elektromagnitnoy Sistemy TRT. Fizika Plazmy. 2021;47;12:1087—1102. (in Russian).
17. Leonov V.M. i dr. Stsenarii Razryada Tokamaka s Reaktornymi Tekhnologiyami. Fizika Plazmy. 2021;47;11:986—997. (in Russian).
18. Antropov D.A. i dr. Kriostat i Vakuumnaya Kamera TRT. Fizika Plazmy. 2021;47;12:1146—1151. (in Russian).
19. Progress in the ITER Physics Basis. Nuclear Fusion. 2007;47.
20. Rekonstruktsiya Termoyadernogo Kompleksa TSP (2-y Etap). Proektnaya Dokumentatsiya. Razdel 5 «Svedeniya ob Inzhenernom Oborudovanii, o Setyakh Inzhenerno-tekhnicheskogo Obespecheniya, Perechen' Inzhenerno-tekhnicheskikh Meropriyatiy, Soderzhashchikh Tekhnologicheskie Resheniya». Podrazdel 7 «Tekhnologicheskie Resheniya». Chast' 8. Zdanie 220/1. Kriogennaya Azotnaya Sistema. 2021. (in Russian).
---
For citation: Gladush G.G, Lazukin A.V., Rudov A.V., Rodionov N.B. Cryogenic System Infrastructure for a Tokamak Based on Reactor Technologies. Bulletin of MPEI. 2023;3:130—137. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-130-137
---
The work is executed at support: «Rosatom» State Corporation Under the Agreement Dated May 11, 2022. No. Н.4к.241.09.22.1077. State Contract ID 1770641334822000620
Опубликован
2023-02-14
Выпуск
Раздел
Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники (технические науки) (2.4.8.)
