Na decennia aan voorbereiding is de bouw van de internationale proefkernfusiereactor ITER eindelijk goed op gang aan het komen. De Ingenieur reisde af naar Zuid-Frankrijk en bezocht het gebouw waar momenteel enorme magneetspoelen voor de reactor worden gemaakt.
Een donut met een middellijn van 30 m: zo kun je ITER nog het best omschrijven. Of, in de terminologie van het vakgebied: een tokamak. Vanaf 2025 moet daar een plasma in kunnen, vanaf 2035 moeten in dat plasma kernreacties optreden die tien keer zoveel energie opwekken als nodig is om de reactor op te warmen.
Probleem is alleen: dat plasma heeft temperaturen tot 150 miljoen graden – en geen enkel bekend materiaal kan die weerstaan. Daarom zijn er in totaal zo’n vijftig magneten in de vorm van supergeleidende spoelen nodig die er onder meer voor moeten zorgen dat het plasma bij de reactorwanden vandaan blijft.
Zes van die magneten zitten als horizontale ringen om de gehele tokamak. Dat zijn de zogenoemde poloidal field coils of PF-spoelen. De bovenste en de onderste PF-spoel hebben een diameter van 8 m en worden volgens afspraken binnen de internationale ITER-samenwerking elders geproduceerd: een in Rusland, een in China. Per schip gaan ze vervolgens naar Marseille, waarna een konvooi ze over de 104 km lange, speciaal voor ITER versterkte weg naar de bouwplaats vervoert.
De overige PF-spoelen zijn echter te groot voor dat transport. Die moeten dus ter plekke worden gemaakt in de Poloidal Field Coils Winding Facility.
Draaiende tafel
Aan het begin van de hal staat het voornaamste ingrediënt van de magneten klaar: een in China geproduceerde rol met 20 ton supergeleidende kabel. ‘Daar moet straks een stroomsterkte van 45.000 A door’, vertelt Magnet Technical Officer dr. Gennaro Romano. ‘De hele spoel wekt dan een magneetveld op van 5 T; meer dan honderdduizend keer de sterkte van het aardmagnetisch veld. Waar het aardmagnetisch veld een kompasnaald kan laten bewegen, kunnen deze magneten een vrachtwagen verplaatsen.’
De supergeleidende kabel wordt op een grote, traag draaiende ronde tafel gewikkeld tot een ring met een middellijn van 17 tot 24 m, afhankelijk van op welke hoogte de ring straks rond de tokamak wordt geplaatst.
Na tests met röntgenstraling komt er een metalen mal rond de ring, waarna het geheel bij een temperatuur van 140 °C wordt geïmpregneerd met epoxyhars om te voorkomen dat magnetische krachten de kabels in de ring weer uit elkaar trekken. Verderop in de hal verwijderen technici zo’n mal met kettingzagen; een voorbeeld van hoe het werken aan ITER zowel een kwestie is van precisie als van brute kracht.
Door naar de tokamak
Op deze manier worden acht identieke ringen geproduceerd, die op elkaar geplaatst één PF-spoel vormen. De complete magneet gaat dan een ringvormig vat in, waarin hij is omgeven door vloeibaar stikstof.
Doorstaat de magneet deze test, dan kan hij in principe door naar de tokamak – zij het niet met de kraan die nu aan het plafond van de hal hangt. Die kan namelijk ‘maar’ 40 ton aan, terwijl de voltooide magneet zo’n 350 ton weegt. Een veel sterkere kraan, die over twee sets rails langs de zijkanten van de hal rijdt, moet de magneet straks wél de hal uit kunnen tillen, waarna een trailer hem naar het tokamakcomplex brengt.
Meer lezen over ITER?
Wil je de volledige reportage over ITER lezen in het novembernummer van De Ingenieur? Koop dan de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 %! - een digitaal jaarabonnement van 12 nummers voor € 69,-.
Beeld: F4E/ITER IO
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.