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Bouclier thermique du cryostat

Un « renfort solide » pour un composant fragile


  18 Janv, 2021

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Le bouclier thermique du cryostat inférieur est un vaste composant circulaire recouvert d'argent, d'une hauteur de cinq mètres. Il s'insère dans le creux prévu dans la base du cryostat et a pour but de former une barrière thermique de protection des aimants supraconducteurs. Avec un diamètre de 20 mètres et un poids d'environ 50 tonnes, il est tellement fin (10 millimètres) que les grutiers en parlent comme d'une « peau ». Soulever un composant aussi fragile en lui évitant toute déformation pendant les opérations de levage, de transfert et d'installation a nécessité d'utiliser un « renfort solide ».

Arrimées à ce « renfort solide », les 50 tonnes du bouclier thermique du cryostat inférieur ont atteint leurs hauteur (23 mètres) et vitesse (2 mètres par minute) de croisière. L'énorme surface argentée reflète les couleurs, les lumières et les formes déformées de ce qui l'entoure. (Click to view larger version...)
Arrimées à ce « renfort solide », les 50 tonnes du bouclier thermique du cryostat inférieur ont atteint leurs hauteur (23 mètres) et vitesse (2 mètres par minute) de croisière. L'énorme surface argentée reflète les couleurs, les lumières et les formes déformées de ce qui l'entoure.
Ce que les opérateurs appellent un « renfort solide » est un dispositif de levage circulaire extrêmement rigide, relié au composant à l'aide de 18 attaches régulièrement réparties le long de sa circonférence. D'un poids de 23 tonnes, il est amarré au pont roulant au moyen d'un unique crochet qui facilite le centrage de la charge et assure un équilibre parfait.

Après l'installation de la base et du cylindre inférieur du cryostat, respectivement en mai et en août de l'année passée, l'opération du jeudi 14 janvier a été un autre instant mémorable de l'assemblage de la machine ITER. L'aspect du composant, dont la surface argentée reflétait les couleurs et les formes de son environnement, son apparente fragilité ainsi que sa manipulation délicate ont tous contribué à la grâce de l'événement.

Suivant une séquence devenue familière, la charge a d'abord été soulevée de quelques centimètres, le temps de vérifier son équilibre et d'effectuer des mesures, puis élevée jusqu'à sa hauteur de croisière d'environ 23 mètres au-dessus du plancher du Hall d'assemblage. Une fois le composant aligné sur l'axe du puits d'assemblage, l'aventure a commencé : un parcours d'une centaine de mètres à la vitesse relativement rapide de 2 mètres par minute, ponctué par le passage délicat au-dessus des grands outils d'assemblage parsemant le chemin et du mur séparant le Hall d'assemblage proprement dit de l'ouverture du puits du tokamak.

Après avoir parcouru toute la longueur du site d'assemblage, le composant s'est placé juste au-dessus du puits. Deux outils d'alignement, visibles au bas de la large ouverture circulaire, devaient guider sa trajectoire finale. (Click to view larger version...)
Après avoir parcouru toute la longueur du site d'assemblage, le composant s'est placé juste au-dessus du puits. Deux outils d'alignement, visibles au bas de la large ouverture circulaire, devaient guider sa trajectoire finale.
Une fois positionné exactement au-dessus du puits, le composant est resté un moment à l'arrêt pendant que des mesures en temps réel étaient à nouveau effectuées. Pendant le transfert, la charge avait, de fait, pivoté de quelques degrés, et les rails verticaux provisoirement placés à l'intérieur du composant afin qu'ils s'introduisent dans le dispositif de guidage des « outils d'alignement » situés au fond du puits n'étaient plus tout à fait alignés.

Comme souvent au cours des dernières étapes de l'installation de grands composants, l'approche finale requiert de tirer délicatement sur les câbles jusqu'à ce que l'alignement soit parfait. Jeudi dernier, cette technique de routine a été rendue plus difficile par la présence d'un support de bobine toroïdale récemment installé, dont les boulons d'ancrage saillants laissaient très peu de place pour manœuvrer.

De telles « difficultés inattendues », dues aux faibles écarts et aux interfaces complexes entre les composants, sont et resteront assez courantes durant la phase d'installation de la machine ITER. Jeudi, les opérateurs ont, comme toujours, géré la situation avec réactivité et ingéniosité.

Peu après 16 h 30, soit deux heures après avoir atteint le puits et cinq heures après le début du levage, le bouclier thermique du cryostat inférieur était en position voulue au fond du puits. Trois heures plus tard, la charge était transférée du pont roulant à un ensemble de vérins hydrauliques positionnés sur la base. Les réglages définitifs ont nécessité encore quelques heures et à 21 h 30, après une dernière série de mesures, l'opération était officiellement une réussite.

Avec le transfert de la charge du pont roulant vers l'ensemble de vérins hydrauliques, l'opération a pris fin après une journée d'efforts. Quelques réglages supplémentaires et une ultime prise de mesures ont encore été effectués, et la journée a été déclarée réussie. (Click to view larger version...)
Avec le transfert de la charge du pont roulant vers l'ensemble de vérins hydrauliques, l'opération a pris fin après une journée d'efforts. Quelques réglages supplémentaires et une ultime prise de mesures ont encore été effectués, et la journée a été déclarée réussie.
Tout comme des poupées russes, le bouclier thermique du cryostat inférieur est maintenant inséré dans la section inférieure du cryostat, elle-même abritée à l'intérieur du cylindre en béton du puits d'assemblage. Dans quelques mois, une opération, qui promet d'être encore plus spectaculaire, introduira une autre pièce dans l'espace circulaire : la sixième bobine de champ poloïdal d'un poids de 400 tonnes.




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