O zařízení HELCZA

Experimentální zařízení pro testování komponent pro vývoj budoucích generací fúzích zařízení


Tyto komponenty budou nainstalovány uvnitř tokamaku ITER a budou sloužit jako první bariéra ochrany vakuové nádoby před účinky žhavého plazmatu. Jádrem celého zařízení HELCZA je právě vakuová nádoba spolu s hlavním zdrojem tepelného namáhání elektronovým paprskem – elektronovým dělem. Elektronové dělo je schopné dosahovat maximálních parametrů 800 kW v elektronech při urychlovacím napětí 55 kV. To například při testování divertorového terče znamená, že kvůli odrazům elektronů od terčového materiálu se do chladicí vody odvede přibližně 400 kW tepelného výkonu. Testovaná komponenta je připevněna na polohovací systém umožňující náklon a rotaci vzorku pro jeho vhodné polohování vůči dopadajícímu elektronovému paprsku. Skrze stěny vakuové nádoby je přivedena chladicí voda pro odvod tepla z testované komponenty a následné kalorimetrické měření tepla předaného chladicímu médiu.


Velikost cyklicky tepelně namáhané oblasti závisí na následujících parametrech – požadované hodnotě tepelného toku, tepelné absorpční vlastnosti samotného testovaného vzorku a na kvalitě elektronového paprsku umožňujícího homogenní tepelnou zátěž v celé ploše testované oblasti vzorku. Jeden testovací cyklus znamená, že po určitou definovanou dobu exponujeme danou oblast, a po další definovanou dobu, většinou stejně dlouhou, se tato oblast nechá chladnout. Díky této definici tepelného testovacího cyklu je pro některé druhy testů možné využití paralelního testování, kdy se střídavě tepelně zatěžují dvě oblasti testovaného vzorku, aby se zkrátila celková doba testování. To je výhodné zejména v případech, kdy jsou vyžadovány tisíce tepelných cyklů celého vzorku.

Veškeré podsystémy technologie jsou monitorovány a řízeny skrze centrální diagnostický a řídicí systém. Ten umožňuje naprogramovat jednotlivé testovací sekvence podle požadavků na testovaný vzorek. Hlavními parametry, které je důležité u testovaného vzorku sledovat, jsou rozložení teploty na testovaném povrchu, kalorimetrické měření absorbovaného tepelného toku v chladicí vodě a rovnoměrnost rozložení tepelného toku na testovaném povrchu, dále pak sledujeme přidružené parametry nutné pro testování – například úroveň vakua či chlazení samotné vakuové nádoby.