ИСПЫТАНИЕ МОДУЛЯ РЕЗИСТОРА FDR, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ITER НА ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Международный экспериментальный термоядерный реактор (International Thermonuclear Experimental Reactor, или ITER) представляет собой установку, создающую условия для реализации реакции синтеза легких водородоподобных ядер (изотопов водорода), которая сопровождается значительным выделением энергии. В этом проекте для защиты сверхпроводящих катушек при возникновении аварийной ситуации (потеря сверхпроводимости) используется система быстрого аварийного вывода энергии, состоящая из сильноточного выключателя и энергопоглощающего резистора FDR.

Для имитации работы резистора FDR в аварийном режиме, которая сопровождается большими температурными нагрузками, было проведено испытание модуля резистора на повышение температуры .Четырехсекционный модуль, который будет использоваться в системе TF FDU, был выбран в качестве объекта испытаний.

Испытание проводилось в НИИЭФА им. Ефремова.

Основным параметром, который должен измеряться во время испытания, является температура верхнего резистивного элемента. Кроме того, следующие параметры были измерены для информации и надлежащего управление электропитанием:

• тестовый ток;
• температура внешней поверхности корпуса модуля;
• температура окружающей среды;
• температура верхнего резистивного элемента при охлаждении модуля.

Во время проведения испытаний секции были электрически соединены последовательно. Испытание на повышение температуры резистивного элемента FDR должно проводиться при постоянном токе 2,5 кА, источником которого является генератор постоянного тока.

Требуемое оборудование:

• преобразователь тока NEXT-F3;
• монитор SR 630 для регистрации сигнала с термопар;
• цифровой осциллограф Tektronix MSO-4104;
• термопары типа K.

Требования для проведения испытания:

• во время проведения испытаний на узлах вытяжки и подачи воздуха должны быть установлены временные металлические пластины, препятствующие охлаждению резистора;
• температура окружающей среды должна измеряться на расстоянии 2-4 м от модуля FDR;
• для проведения испытания свободные (верхний и нижний) токоподводы модуля FDR должны быть подключены к источнику постоянного тока;
• измерительные приборы и оборудование должны быть подключены согласно схеме, как показано на рисунке 1;
• испытание должно продолжаться до достижения температуры верхнего резистивного элемента модуля FDR не менее 300°С.

После испытания, когда модуль FDR остыл до температуры, равной температуре окружающего воздуха должны быть проведены следующие испытания:

• испытание на сопротивление изоляции;
• испытание на выдерживаемое напряжение;
• измерение сопротивления секций TF FDR.

Рисунок 1. Электрическая схема для испытания на повышение температуры модуля FDR

A - преобразователь тока NXCT-F3; P-осциллограф Tektronix MSO 4104; G - генератор постоянного тока;

SR - термопарный монитор SR 630.

Проведение испытания.

Перед испытанием четыре термопары К-типа были помещены на слюдяную основу и закреплены внутри верхнего резистивного элемента, как показано на рисунках 2 и 3. На рисунках 4 и 5 показана осциллограмма процесса нагрева при токе 2,5 кА.

Рисунок 2. Расположение термопар внутри верхнего резистивного элемента

Рисунок 3. Красные точки показывают расположение термопар внутри верхнего резистивного элемента

Рисунок 4. Цикл нагрева и охлаждения

Рисунок 5. Цикл прогрева, где 1-5 - температуры (как показано на рисунке 4); 6 - ток

Во время стадии нагрева ток 2,5 кА нагревал модуль FDR до температуры 335 ° C. Модуль FDR достиг максимальной температуры через 6 минут после начала нагрева. После этого ток отключали и модуль охлаждали до начальной температуры 20 ° С.

После испытания на повышение температуры модуль TF FDR был подвергнут испытанию на измерение сопротивления, испытанию на сопротивление изоляции и испытанию на выдерживаемое напряжение.

Критерии приемки.

• Испытание на выдерживаемое напряжение, выполненное после завершения испытания на повышение температуры, проведено успешно;
• сопротивление изоляции удовлетворяет требуемым критериям;
• сопротивления секций TF FDR находятся в пределах допустимых значений.

Модуль FDR считается прошедшим тест, если: нет никаких признаков механического повреждения или повреждения изоляции после цикла нагрева и охлаждения.

Модуль TF FDR прошел тест на повышение температуры. Результаты проведения испытания представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты проведения испытания

Список литературы:

1. Термоядерный реактор ITER 28.08.2012 [Электронный ресурс]-URL:https://masterok.livejournal.com/207862.html
2. УТС-Центр, 2005 г. Энергетика будущего. Международный проект ИТЭР. Под ред. академика Е.П. Велихова.
3. DA QA Procedure Fast Discharge Resistor FAT procedure 26.11. 2014, Efremov Institute of Electrophysical Apparatus.