Tema 10: Sistemas auxiliares en máquinas de Fusión por confinamiento magnético: Sistema de refrigeración. Sistema de vacío. Fuentes de alimentación de las bobinas. Flashcards
1
Q
Conjunto de bobinas de un tokamak.
A
- Transformador central
- Bobinas toroidales
- Bobinas de campo vertical
2
Q
Conjunto de bobinas de stellarator.
A
- Bobinas toroidales
- Bobinas poloidales
- Bobinas de campo vertical
3
Q
Bobinas en máquinas de tamaño intermedio (ej: TJ-II).
A
- Bobinas son de cobre.
- El cobre limita el valor máximo de corriente por el calentamiento óhmico.
- Las bobinas necesitan refrigeración (agua).
4
Q
Bobinas en máquinas de nueva generación (W7X, ITER)
A
- Se usan materiales superconductores para las bobinas.
- Esto permite alcanzar campos magnéticos mayores y pulsos largos (> 10 s).
5
Q
Sistemas de refrigeración.
A
- Generalmente, refrigeración por agua.
- Refrigeración por agua del sistema de bobinas, los inyectores de haz neutro (NBI) y el sistema ECH.
6
Q
Duración de los pulsos (bobinas)
A
- 1000 ms en total (con rampas de subida y bajada de corriente incluidas).
- 500 ms de tiempo en el que está estabilizado (en este intervalo “flat top” se genera el plasma).
- Refrigerante tarda 300 s en evacuar el calor de las bobinas (por tanto, hay 300 s entre pulsos).
7
Q
Diseño de la planta de refrigeración.
A
- Varios circuitos primarios que alimentan cada sistema, dispuestos en paralelo.
- Circuito secundario común al que transfieren el calor los primarios.
8
Q
Circuito secundario de refrigeración.
A
- Agua del circuito refrigerada con una torre de refrigeración de 1.5 MW de potencia (en un periodo máximo de 300 s).
9
Q
Circuitos primarios de refrigeración.
A
- El agua de entrada siempre se mantiene entre un valor mínimo de 20 ºC y un máximo dependiente del sistema.
- Planta tiene un sistema de producción de agua desionizada.
10
Q
Circuito primario de bobinas.
A
- Cada sistema de bobinas tiene un circuito primario independiente.
Ej. Bobinas toroidales:
- Bobina centrífuga
- Cambiador de calor de placas.
- Tanque de expansión (350 l de capacidad) -> para absorber las dilataciones y contracciones del agua.
- Filtro de aspiración de la bomba para protegerla de partículas y válvula anti-retorno.
- Válvulas de aislamiento y drenaje.
- Instrumentación para medidas de caudal, presión, temperatura, nivel de tanque y conductividad.
11
Q
Sistema de vacío.
A
- Cámara de vacío
- Sistema de evacuación (bombas de vacío).
12
Q
Cámara de vacío del TJ-II.
A
- Geometría muy compleja, formada por 32 sectores.
- Volumen total de 5000 l.
- Material: acero inoxidable austenítico, soldado mediante soldadura TIG.
- Ultra alto vacío: ~10-8 mbar
(4 bombas rotatoria-turbomolecular -> cada una: 1500 l/s de velocidad de bombeo). - Cierres de vacío de muy baja tasa de fugas: 10-9 mbar.l.s-1
13
Q
Fuentes de alimentación.
A
- Las bobinas eléctricas (no superconductoras) que crean el campo magnético confinante (TJ-II: 50 MW en total).
- Los sistemas de calentamiento del plasma: ECRH (inyección de ondas electromagnéticas) y NBI (inyección de haz de partículas neutras). Consumo total en TJ-II: 15 MVA.
- Fuente de alimentación dispone como potencia de entrada a la misma 15 kV en el Ciemat.
14
Q
Motor-generador.
A
- Alternador es máquina de 8 polos salientes con un rotor diseñado para conseguir un alto momento de inercia.
- Está construido con un cilindro macizo de acero donde van acopladas las 8 masa polares (75 toneladas).
15
Q
Convertidores de alimentación a las bobinas.
A
- Bobinas de campo toroidal son las de mayor demanda: 32 kA y 1000 V.
- Las corrientes de las bobinas deben ser continuas y de alta precisión.
- Cada sistema de bobinas tiene un convertidor de potencia independiente (entregan corriente y tensión durante 3 s).
