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采用光纖傳感器進行 ITER 核聚變實驗

發布時間:2023-08-07      點擊次數:1119

采用光纖傳感器進行 ITER 核聚變實驗

HBM與 ITER 國際核聚變能源組織簽訂合同,為ITER 真空容器提供光學應變片。這是 HBM 收到的最大單訂單之一,整個項目預計將執行兩年。

該合同是 HBM FiberSensing、Smartec 與 ITER 合同的后續。兩家公司提供的基于FBG(光纖布拉格光柵)技術和Fabry Perot 干涉儀用于測量熱核實驗堆磁體中的應變、位移和溫度。

ITER 項目:新能源之路

The ITER 核聚變項目 是一個大規模的科學實驗,旨在開發一種新的、清潔的、可持續的能源,類似于太陽核心的發生過程。其涉及正在法國 Cadarache 建造的熱核實驗反應堆。

每秒,我們的太陽將6億噸氫轉化為氦氣,釋放出大量的能量。在ITER,聚變反應將在 Tokamak 裝置中實現,這是一種下一代的融合機,強大的超導磁體被設計來利用熔合和控制熱等離子體。氘和氚(氘氚)之間的融合會產生一個氦原子核,一個中子和一個能量。然后能量轉化為熱量,產生蒸汽,然后通過渦輪機和交流發電機產生電能。

問題

需要安裝在超導磁體和 ITER 項目真空容器上的傳感系統,需要在真空、輻射、大電磁場和深冷溫度下工作。

 

解決方案

需要能承受特定環境約束的光纖傳感器。總的來說,大約 500 到 900 個傳感器及相關的數據采集系統。

 

結果

HBM 剛剛與 ITER 簽署了一個新的合同,為真空容器提供光纖傳感系統。

真空容器的光纖傳感系統

ITER真空容器是一個復雜的結構,其重量大約為5000噸。它位于ITER 裝置的低溫恒溫器內,其基本功能是作為聚變反應的腔室。在這個環面形容器中,等離子體粒子碰撞并釋放能量,由于磁約束過程,粒子將而不接觸任何容器內壁,這是。真空容器將在接近100°C的溫度和在相當于11個大氣壓的水壓下工作。由于結構極為復雜且具有極高的要求,因此在建造過程中需要極高的精度。并且需要進行大量的測試,HBM 提供的傳感器需要在在高溫、真空和輻射環境中進行測量和應用。

超導磁體光纖測量系統

就之前的合同而言,HBM 提供了應變、位移和溫度光纖傳感器,安裝在ITER 超導磁體的線圈和不同的機械結構上。工作的第一階段包括光纖傳感器、解調儀和軟件的適配和檢定,以用于應用的特定要求,包括溫度、輻射和真空條件。第二階段包括傳感系統的生產和交付。整個傳感系統提供了大約500到900個傳感器以及相關的數據采集系統。整個過程包括:

  • 第1階段-傳感器開發和測試。
  • 第2階段-在高輻射,真空和低溫-液氦溫度下認證。2011—2014
  • 第3階段-傳感器的生產和交付。2014—2017

關于 ITER

ITER 是由七個成員國——中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同建立的,這是史上規模最大、最雄心勃勃的國際科學項目之一。其是在 2010年11月30日 正式建立的。

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