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2017 2016 2015

Le chantier

Le système magnétique poloïdal est constitué de six bobines horizontales, positionnées à l'extérieur de l'enceinte à vide et de la structure magnétique toroïdale. Ces bobines assurent l'équilibre du plasma, ainsi que le contrôle de sa forme et de sa position dans la chambre à vide. La plus petite des bobines, située en haut de la machine (PF1) sera fabriquée par la Russie ; les cinq autres sont réalisées sous la responsabilité de l'Europe. Quatre d'entre elles seront fabriquées sur le site ITER (PF2, PF3, PF4, PF5) ; PF6 sera fabriquée en Chine sous contrat avec l'Europe. (Click to view larger version...)
Le système magnétique poloïdal est constitué de six bobines horizontales, positionnées à l'extérieur de l'enceinte à vide et de la structure magnétique toroïdale. Ces bobines assurent l'équilibre du plasma, ainsi que le contrôle de sa forme et de sa position dans la chambre à vide. La plus petite des bobines, située en haut de la machine (PF1) sera fabriquée par la Russie ; les cinq autres sont réalisées sous la responsabilité de l'Europe. Quatre d'entre elles seront fabriquées sur le site ITER (PF2, PF3, PF4, PF5) ; PF6 sera fabriquée en Chine sous contrat avec l'Europe.
L'usine de production des bobines de champ poloïdal (l'Installation PF), l'une des deux unités de fabrication situées sur le site ITER, a été construite par l'Europe pour abriter les activités de fabrication des plus imposants des aimants annulaires qui ceintureront la chambre à vide et les aimants de champ toroïdal.

D'un diamètre de 17 à 24 mètres et d'un poids de 200 à 400 tonnes, quatre d'entre eux (sur les six que comptera ITER) sont trop encombrants pour être transportés à l'état fini.

Depuis 2015, les entreprises sous contrat avec l'Europe installent progressivement l'outillage qui sera utilisé à toutes les étapes de la fabrication — depuis le bobinage du câble supraconducteur en niobium-titane jusqu'à l'empilement des différents éléments en un assemblage final.

Presque toutes les zones de fabrication sont désormais équipées et les activités de qualification ont démarré pour valider les outils et les procédures. Dans un premier temps un bobinage d'essai de huit tours seulement (« pre-dummy winding ») a été réalisé, ouis une bobine de taille réelle—toujours avec un conducteur en cuivre et non à partir de câble supraconducteur—pour finaliser la période de qualification.

La production en série des « double pancakes » a commencé pour PF5 en 2017. Ces grands bobinages plats, enroulés en spirale, constituent les éléments de base des bobines. Jusqu'à huit « double pancakes » seront empilés pour former les assemblages finaux.

Il ne faut pas moins de dix-huit mois pour mener à terme les étapes successives de fabrication (par bobine).

Les premiers équipements de bobinage serviront à la fabrication de doubles galettes pour les bobines PF5 et PF3, d'un diamètre similaire. Dans un deuxième temps, l'outillage sera reconfiguré pour s'adapter aux dimensions plus importantes des bobines PF3 et PF4. Photo : F4E (Click to view larger version...)
Les premiers équipements de bobinage serviront à la fabrication de doubles galettes pour les bobines PF5 et PF3, d'un diamètre similaire. Dans un deuxième temps, l'outillage sera reconfiguré pour s'adapter aux dimensions plus importantes des bobines PF3 et PF4. Photo : F4E
Fabriqués en Chine à partir d'un composé de niobium-titane (NbTi), les câbles supraconducteurs dits « câbles en conduit » (les brins sont enserrés dans une gaine en acier) sont livrés en tourets de 20 tonnes.

Pendant la phase de bobinage le conducteur sera d'abord dévidé et redressé, puis nettoyé et sablé afin de préparer la surface du conducteur à recevoir plusieurs épaisseurs de ruban isolant. Les applicateurs de ruban, rotatifs, entrent en action au moment où le conducteur est acheminé sur la table de bobinage en deux points différents (« double hand winding »). Par une action de « cintrage » les opérateurs le font épouser précisément, par enroulement successifs, le diamètre de la bobine à laquelle il est destiné. 

La double galette (« double pancake ») qui en résulte pèse entre 20 tonnes (PF2) et 35 tonnes (PF3).

Lors de la deuxième étape de fabrication, le bobinage est transféré par pont roulant à la zone dite d'imprégnation, et inséré dans un moule dans lequel est injectée, à chaud sous vide et pendant plusieurs heures, de la résine de type epoxy. Une fois totalement imprégné, le bobinage est soumis pendant 24 heures à une température d'au moins 100 °C de manière à finaliser le durcissement de la résine. La phase d'imprégnation confère au bobinage isolation électrique et tenue mécanique.

Le bobinage « durci » peut désormais rejoindre le troisième et dernier atelier de l'Installation PF où sera réalisé l'assemblage. Pour fabriquer les quatre bobines de champ poloïdal, six à huit double pancakes seront empilés les uns sur les autres et joints aux deux extrémités. Une deuxième imprégnation sera alors réalisée pour solidifier l'ensemble, auquel seront fixées des attaches permettant la manutention.

Dans une dernière phase de production, les bobines assemblées seront soumises à des « essais à froid ». Cette étape, qui consiste à refroidir les bobines à environ 80 K (moins 193° C), permettra de reproduire certaines des contraintes thermiques que connaîtra la machine en phase opérationnelle et de mettre ainsi leur performance à l'épreuve avant l'installation définitive.

La fabrication de bobines de champ poloïdal en chiffres :

  • Bobines fabriquées dans l'Installation PF : PF2, PF3, PF4, PF5
  • Diamètre des bobines : de 17 mètres (PF2, PF5) à 24 mètres (PF3, PF4)
  • Quantité de conducteur « câble-en-conduit » par aimant : de 6 km (PF2) à 14 km (PF3)
  • Nombre de « galettes doubles » par bobine : de six (PF2) à huit (PF3, PF4, PF5)
  • Nombre de « galettes doubles » qui seront produites dans l'Installation PF : 30
  • Poids des assemblages finaux : 200 à 400 tonnes
  • Début des activités de qualification : 2015
  • Début de production en série des bobinages : 2017
  • Première bobine parachevée : 2019
  • Contribution : Europe
  • Sous-traitants : ASG Superconductors, Italie (ingénierie d'intégration); Sea Alp, Italie (outillage de bobinage), Dalkia-Veolia, France (site et infrastructure); Elytt Energy, Espagne et Alsyom/SEIV, France (manutention et imprégnation); CNIM, France (fabrication et essais à froid)