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Fabrication des bobines sur site

Encore deux !


  24 Jan, 2022

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Sur le site d'ITER, deux grosses bobines de champ poloïdal ont déjà quitté la ligne de fabrication de l'installation de bobinage européenne. Deux autres bobines sont en cours de fabrication, un processus complexe en plusieurs étapes qui débute par le dévidage des enroulements de conducteur pour aboutir à la production d'un composant entièrement vérifié prêt pour l'assemblage.

Cinquante-six enroulements, pesant chacun 16 tonnes et contenant 900 mètres de câble supraconducteur gainé, ont déjà été utilisés sur le site pour la fabrication des bobines de champ poloïdal d'ITER. (Click to view larger version...)
Cinquante-six enroulements, pesant chacun 16 tonnes et contenant 900 mètres de câble supraconducteur gainé, ont déjà été utilisés sur le site pour la fabrication des bobines de champ poloïdal d'ITER.
Les deux première bobines, la bobine de champ poloïdal 5 (PF5, achevée en avril 2021) et la bobine de champ poloïdal 2 (PF2, terminée en décembre 2021), mesuraient 17 mètres de diamètre. Sur le site, l'équipe européenne travaille aujourd'hui sur deux bobines nettement plus imposantes (⌀ 24 m), les « bobines intermédiaires » du groupe de six bobines annulaires (PF3 et PF4).

À l'extrémité sud de la vaste installation de fabrication, un enroulement de 16 tonnes est extrait de son châssis de transport pour être inséré dans l'outil sur mesure qui dévidera les 900 mètres de conducteur gainé. Cette opération est la première étape du processus de fabrication des bobines, qui s'est déjà répétée 56 fois depuis la production des premières « maquettes », en 2016.

Fourni par la Chine et fabriqué par l'institut de physique des plasmas de l'académie des sciences de Chine (ASIPP), le conducteur est destiné à la bobine de champ poloïdal 3 (PF3). Pour former les « doubles galettes » utilisées dans la fabrication des bobines, des longueurs de conducteur sont prélevées simultanément sur deux enroulements (bobinage « en parallèle ») afin d'être dévidées, redressées, nettoyées puis cintrées selon l'angle souhaité et revêtues de ruban isolant. La bobine PF3, qui sera réalisée à partir de 8 doubles galettes empilées, nécessitera environ 14 kilomètres de câble.

L'Europe est chargée de fabriquer cinq des six bobines de champ poloïdal du tokamak ITER. C'est la Russie qui fournira la bobine PF1, qui sera bientôt terminée sur le chantier naval de Sredne-Nevsky, à Saint-Pétersbourg. (Click to view larger version...)
L'Europe est chargée de fabriquer cinq des six bobines de champ poloïdal du tokamak ITER. C'est la Russie qui fournira la bobine PF1, qui sera bientôt terminée sur le chantier naval de Sredne-Nevsky, à Saint-Pétersbourg.
Les bobinages réalisés à partir des doubles galettes sont ensuite imprégnés de résine époxy sous vide et sous pression afin de former, après durcissement, un assemblage rigide. Trois doubles galettes destinées à la bobine PF3 sont en cours d'imprégnation de résine, alors qu'une quatrième se trouve encore sur la table de bobinage.

Plus en aval sur la ligne d'assemblage, huit doubles galettes ont déjà été empilées pour la bobine de champ poloïdal 4 (PF4). Les équipes préparent la bobine pour l'isoler de la terre, une opération qui consiste à enrouler neuf couches successives de ruban en fibre de verre/Kapton autour de l'empilement afin d'assurer son isolation électrique.

Ces opérations délicates sont effectuées manuellement car les arrivées d'hélium situées à intervalles réguliers ne permettent pas d'automatiser le processus. Une fois isolé, le bobinage sera imprégné, équipé de colliers, de capots de protection, de tuyauteries, etc. puis soumis à des tests cryogéniques.

Avant l'imprégnation de résine finale, les bobinages sont revêtus manuellement de neuf couches successives de ruban de fibre de verre/Kapton afin d'assurer leur isolation électrique (photo : la bobine PF4). (Click to view larger version...)
Avant l'imprégnation de résine finale, les bobinages sont revêtus manuellement de neuf couches successives de ruban de fibre de verre/Kapton afin d'assurer leur isolation électrique (photo : la bobine PF4).
Une fois les bobines PF4 et PF3 livrées à ITER, mi-2023 et mi-2024 respectivement, l'Europe aura mené à terme son marché de fourniture de bobines de champ poloïdal.¹

¹L'Europe est en charge des bobines de champ poloïdal 2, 3, 4, 5 et 6, la bobine PF1 étant fournie par la Russie. En raison des contraintes de calendrier et d'espace, la bobine PF6 a été fabriquée en Chine dans le cadre d'un contrat européen.

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