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2017 2016 2015

Le chantier

Le cryostat est une grande structure en acier inoxydable qui enveloppe la chambre à vide et les aimants supraconducteurs, délimitant un environnement sous vide extrêmement froid. Sur le site d'ITER, les premières opérations d'assemblage de la base du cryostat ont commencé. (Click to view larger version...)
Le cryostat est une grande structure en acier inoxydable qui enveloppe la chambre à vide et les aimants supraconducteurs, délimitant un environnement sous vide extrêmement froid. Sur le site d'ITER, les premières opérations d'assemblage de la base du cryostat ont commencé.
Dans un atelier de 5,000 m² sur le site d'ITER, l'agence domestique indienne est en train d'assembler les différentes sections du cryostat—la plus grande enceinte à vide jamais réalisée et la pièce la plus massive de la machine ITER.

Enveloppant totalement la chambre à vide et les aimants supraconducteurs, le cryostat jouera un rôle clé—d'une part en isolant les systèmes « froids » de la machine comme les aimants (4.5 K) et le bouclier thermique (80 K), d'autre part en agissant comme un renforcement structurel, supportant la masse de la machine et transférant les forces horizontales et rotationnelles aux murs de béton.

Le cryostat est en acier inoxydable ; son fond est plat, son couvercle arrondi et ses parois, dont l'épaisseur varie de 25 à 200 mm, sont percées d'un grand nombre d'ouvertures sur trois niveaux. Ces ouvertures, qui constituent un défi pour la fabrication et pour l'assemblage, permettront à différents équipements—comme les lignes d'alimentation cryogénique et électrique, les systèmes de télémanipulation—d'accéder à l'enceinte à vide. Des techniques de soudage avancées seront mises en œuvre pour assurer l'étanchéité des joints et des soufflets.

Le cryostat sera réalisé en trois étapes : la fabrication de 54 « segments » en Inde ; l'assemblage de ces mêmes segments en quatre grandes sections (base, cylindre inférieur, cylindre supérieur, et couvercle) sur le site d'ITER ; et l'assemblage final du cryostat dans le « puits » du tokamak.

Les premières opérations de soudage ont démarré en septembre 2016 sur la base du cryostat.

Les plateaux d'assemblage mesurent environ 31 mètres de large—quelques mètres de plus que les sections du cryostat. Ces plateaux serviront à la fois de plateforme pour les opérations d'assemblage, et d'interface avec les véhicules de transport lors du déplacement des éléments terminés hors de l'atelier. (Click to view larger version...)
Les plateaux d'assemblage mesurent environ 31 mètres de large—quelques mètres de plus que les sections du cryostat. Ces plateaux serviront à la fois de plateforme pour les opérations d'assemblage, et d'interface avec les véhicules de transport lors du déplacement des éléments terminés hors de l'atelier.
Les segments du cryostat, fabriqués en Inde, seront livrés à ITER en fonction du rythme d'assemblage des sections dans l'Atelier cryostat.

En commençant par la base du cryostat—la première section qui sera installée dans le puits du tokamak—et en terminant par le couvercle, les grands éléments du cryostat seront positionnés et soudés sur des larges plateaux d'acier. Ces plateaux serviront à la fois de plateforme pour les opérations d'assemblage, et d'interface avec les véhicules de transport lors du déplacement des éléments terminés hors de l'atelier.

Pendant les opérations de soudage, les segments constitutifs d'une section seront installés sur le plateau et alignés très précisément grâce à des techniques de métrologie optique et de contrôle dimensionnel. Une petite équipe de spécialistes, travaillant parfois sur les deux faces d'une même zone (dessous, dessus), réalisera la soudure. Compte tenu du rôle essentiel que joue la qualité du vide dans la fonction du cryostat, la qualité de chaque soudure sera vérifiée au moyen de plusieurs méthodes différentes.

Pour détecter d'éventuelles fissures dans les soudures, des tests d'étanchéité à l'hélium seront réalisés. Progressant mètre par mètre sur les deux faces de la pièce soudée, les opérateurs isolent la soudure dans des enceintes parfaitement étanches. Si une fissure existe, l'hélium injecté d'un côté sera détecté de l'autre par un spectromètre de masse, sensible à la présence du moindre atome qui aurait pu traverser la soudure. La soudure défectueuse serait alors creusée et remplacée par une nouvelle.

Trois autres techniques de contrôle non-destructif viendront compléter les tests à l'hélium : l'examen radiographique et ultrasonique (pour détecter des défauts qui pourraient compromettre l'état structurel des soudures), ainsi que des essais de ressuage (liquid penetrant testing) en surface.

L'agence domestique indienne estime que plus d'un kilomètre de soudures à « pénétration complète » (full penetration weld) devront être réalisées pour assembler les quatre sections dans l'Atelier cryostat. En outre, plusieurs centaines de mètres de soudures seront effectuées dans le « puits » du tokamak — le tout en respectant les normes les plus rigoureuses.

Depuis le mois de septembre 2016, les opérations de soudage progressent sur la base du cryostat, suivies des opérations de vérification. Celle-ci est constituée d'un premier niveau (tier 1) en forme de disque plat, et d'un deuxième (tier 2) en forme de muret de support. D'un poids de 1 250 tonnes, la base du cryostat est l'élément le plus massif de tous ceux qui seront assemblés dans la machine ITER. Une fois le premier niveau soudé, avec des joints d'une épaisseur de 25 à 65 mm, les techniciens positionneront les segments du deuxième niveau de la base.

Avant même de terminer la base du cryostat, on installera un deuxième plateau d'opération dans l'Atelier du cryostat pour réaliser l'assemblage du cylindre inférieur.

L'assemblage du cryostat en chiffres :

  • Nombre de « segments » fabriqués en Inde : 54
  • Sections principales assemblées sur le site ITER : base, cylindre inferieur, cylindre supérieur, couvercle
  • Joints de soudure à réaliser dans l'Atelier cryostat (quatre sections) : ~ 1 015 m
  • Joints de soudure à réaliser lors de l'assemblage final du cryostat : ~ 390 m
  • Diamètre des sections : environ 30 mètres
  • Poids : base 1 250 tonnes; cylindre inferieur 490 tonnes; cylindre supérieur 430 tonnes; couvercle 665 tonnes
  • Début des activités de soudage : 2016
  • Première section parachevée (base) : 2018
  • Sous-traitants : Larsen & Toubro Heavy Engineering Division, Inde (conception industrielle, fabrication et assemblage); MAN Diesel & Turbo, Allemagne (sous-traitant de Larsen & Toubro pour les activités de soudage); SPIE Batignolles TPCI, France (sous-traitant de Larsen & Toubro pour la réalisation de l'Atelier cryostat)