Использование прототипов, напечатанных на 3D-принтере, сыграло ключевую роль в снижении рисков и ускорении сроков реализации проекта.
Инженеры с 3D-моделью верхней части катушки тороидального поля.
Майкл Ливингстон / PPPL
Инженеры Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США применяют новую экономически эффективную стратегию для подготовки к сборке важнейшего компонента своего передового устройства для получения энергии термоядерного синтеза.
Создавая подробные 3D-печатные копии сложных магнитных систем, команда Национального проекта по эксперименту с усовершенствованием сферического тора (NSTX-U) обеспечивает более плавный, быстрый и менее рискованный этап строительства машины, имеющей решающее значение для будущего термоядерной энергетики.
«Звезда шоу», массивный магнитный пучок, имеющий решающее значение для миссии NSTX-U, в настоящее время находится в стадии строительства в Испании. Этот пучок, включающий 19-футовый тороидальный магнит (TF) и окружающую его омическую нагревательную катушку (OH), будет создавать самое сильное магнитное поле среди всех крупных сферических торов.
Его успешная эксплуатация имеет ключевое значение для определения того, могут ли компактные сферические токамаки стать более эффективным путем к созданию опытной термоядерной установки.
Экономически эффективный дублер
Ожидая появления этого сложного монстра осенью 2025 года, команда PPPL обратилась к гениальному дублеру: красной пластиковой 3D-печатной модели высотой 40 дюймов и шириной 2 фута, которая точно копирует верхнюю часть пучка магнитов.
«Если бы это была голливудская декорация и вы покрасили 3D-печать TF-OH в другой цвет, она бы выглядела точь-в-точь как машина», — сказал Том Джерниган, старший менеджер проекта NSTX-U. «Это лучшие деньги, которые мы когда-либо тратили».
Этот подход «генеральной репетиции» является центральным в стратегии проекта.
«Использование прототипов, напечатанных на 3D-принтере, сыграло решающую роль в снижении рисков и ускорении графика», — пояснил Дэйв Мичелетти, директор проекта NSTX-U.
«Это позволяет нам с уверенностью подтвердить, что компоненты будут подходить друг другу, и исключает риск переделок после начала окончательной сборки. Это экономит и время, и деньги».
В частности, текущая модель TF-OH позволяет инженерам тщательно предварительно установить 36 линий охлаждающей воды, которые предотвратят перегрев мощных магнитов, когда температура плазмы взлетит выше температуры солнца во время экспериментов. Похожая 3D-модель будет напечатана для нижней части пучка.
Ускорение графика строительства
Тщательная предварительная подгонка распространяется даже на 2000 плазменных плиток, которые защищают внутреннюю часть машины, при этом команда обеспечивает размещение с допуском в несколько тысячных дюйма.
«Благодаря огромным усилиям команды все складывается очень хорошо», — добавил Мичелетти.
Тем временем в Elytt Energy в Испании реальный магнит TF обретает форму. Технические специалисты также использовали прототипы для проверки каждого этапа строительства перед сборкой настоящего магнита, что включает в себя сборку четырех квадрантов «как кусочков пирога».
В настоящее время они уплотняются, а затем будут обернуты стекловолокном и залиты горячей смолой для формирования единого сплошного магнита — процесс, который Дэнни Кай, старший инженер PPPL, описал как «главное препятствие», теперь успешно преодоленное. Катушка OH впоследствии будет намотана вокруг магнита TF и подвергнута аналогичному затвердеванию.
После завершения и отправки в PPPL комплект TF-OH будет тщательно интегрирован в NSTX-U.
Sourse: interestingengineering.com
