常規和可再生能源發電帶來了許多挑戰和風險,例如放射性廢物的處置、災難性事件或能源轉移方面的地理限制和挑戰等。
為了應對這些挑戰,確保不斷增長的人口能夠獲得足夠電力,國際研究項目 ITER 正在建設規劃中,其目的是能工業規模使用聚變能。
挑戰
ITER 工程項目用于研究核聚變發電,以證明聚變作為無碳能源的可行性。為了測量關鍵參數并監控整個實驗,ITER需要一個可靠的測量合作伙伴。
解決方案
ITER 需要一個能提供傳感器、放大器和軟件的合作伙伴,構建完整的測量解決方案。ITER 特定要求往往達到 物理極限。
結果
ITER-HBK一起開發定制了 MGCplus 放大器、應變片和熱偶,完全滿足了實驗的高電磁環境要求。
35個國家正在通力合作,以證明聚變作為無碳能源的可行性。這種能源的原理與為太陽和恒星提供能量的原理相同。在熱和壓力的影響下,氣態氫燃料變成等離子體 — 一種熱的帶電氣體。這種等離子體提供的輕元素可以融合并產生能量。
ITER工程項目是全球第一個將產生凈能量的聚變實驗項目,即從等離子體輸出的能量大于輸入的能量。JET(聯合歐洲圓環體)是目前世界上最大的聚變反應堆。1997年,它通過消耗24MW的輸入加熱功率(比值Q=0.67)產生了16MW的聚變輸出功率。ITER 在小型聚變實驗和未來的聚變電廠之間架起一座橋梁。ITER的實驗聚變反應堆希望消耗50MW的輸入加熱功率產生500MW的聚變輸出功率(Q=10),從而產生凈能量。
ITER 的目標是產生氘氚等離子體,它將提供比以前的聚變等離子體更多的能量。這種等離子體甚至可以持續更長的時間。氚增殖將在真空容器內進行測試,以證明聚變裝置的安全特性。
自2010年以來,ITER正在法國南部一個42公頃的空地上建造。第一臺等離子機計劃于2025年問世,產生氘氚等離子體,以實現最后一個重要步驟:在未來建立聚變發電廠。
全球成千上萬的工程師和科學家正在為ITER項目工作,進行實施計算、模擬和組裝計劃。為了在整個實驗過程中監測重要參數,并驗證預期的計算結果,ITER 需要一個可靠的合作伙伴,保證在真空容器中獲得精確的測量結構。
ITER 需要一個能提供傳感器、放大器和軟件的合作伙伴。HBK 擁有豐富的專業知識,定制修改標準產品,構建完整的測量解決方案,可滿足ITER的特定要求。關鍵的要求是,ITER 特定要求往往達到 物理極限。
TER要求在發生聚變反應的真空容器外部安裝一個非常特殊的定制傳感器。這個密封的鋼制容器在100℃下工作°,加熱到 200℃。容器內部等離子體所必需的超高真空的清潔環境。在這種環境下,傳感器必須滿足 不同的 熱老化和EMC測試要求。還需要與超高真空環境兼容、耐輻照和低磁導率。
為了根據特殊要求定制傳感器,ITER和HBK討論了合適的傳感器解決方案,并通過詳細的鑒定測試程序對其進行了測試。HBK甚至與外部供應商合作開發了定制熱電偶, 同時按照詳細的資格測試程序進行測試。鑒定階段后,開始批量生產。
ITER 希望一套高度靈活的大通道數據采集系統。MGCplus 系統19”機架型號,可容納16個測量卡,是大通道數據采集系統的。
整個系統包括 36 個MGCplus 數據采集系統,總共 920 個通道。由于對測量精度要求較高,因此采用了 ML30B 和 AP01i 組合,用于采集基于應變的傳感器信號。熱電偶測量采用 ML801B 和AP809 組合 - 每張板卡聽8個測量通道。
由于 MGCplus 系統需要高電磁環境下使用,ITER和HBK一起定義了一個測試程序。并在德國第三方EMC實驗室和法國一個非常特殊的高直流磁場實驗室中進行了附加測試。
為了確保壽命和可靠性,HBK 為 ITER 定制了新的解決方案。 將電源取出安裝到外部屏蔽軟鐵屋中,定制的系統經過改造后,重復進行了高直流磁場試驗,完全滿足了 ITER 的要求。
ITER項目由 HBK 定制系統團隊, 負責,該團隊致力于大通道數系統的解決方案, 定制測量解決方案和特殊軟件應用燈。在定制傳感器團隊的幫助下,通過定制的應變計,外部公司提供熱電偶,ITER 能夠專注于自己的應用,及時獲得完整的測量解決方案。
ITER – 旨在證明聚變能源的科技可行性- 將是世界上最大的實驗聚變設施。聚變是為太陽和恒星提供能量的過程:當輕原子核融合在一起形成較重的原子核時,會釋放出大量的能量。聚變研究的目的是開發一種安全、豐富、環保的能源。
ITER也是第一個全球合作項目。歐洲承擔了幾乎一半的建設成本,而這個國際合資企業還包括其他六個成員國(中國、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國)。ITER 建設項目位于法國南部的 Saint-Paul-lez-Durance。