定制测量技术:HBK 对 ITER 聚变实验提供支持

常规和可再生能源发电带来了许多挑战和风险,例如放射性废物的处置、灾难性事件或能源转移方面的地理限制和挑战等。

为了应对这些挑战,确保不断增长的人口能够获得足够电力,国际研究项目 ITER 正在建设规划中,其目的是能工业规模使用聚变能。

挑战
ITER 工程项目用于研究核聚变发电,以证明聚变作为无碳能源的可行性。为了测量关键参数并监控整个实验,ITER需要一个可靠的测量合作伙伴。

 

解决方案
ITER 需要一个能提供传感器、放大器和软件的合作伙伴,构建完整的测量解决方案。ITER 特定要求往往达到 物理极限。

 

结果
ITER-HBK一起开发定制了 MGCplus 放大器、应变片和热偶,完全满足了实验的高电磁环境要求。

雄心勃勃的研究和工程项目ITER

35个国家正在通力合作,以证明聚变作为无碳能源的可行性。这种能源的原理与为太阳和恒星提供能量的原理相同。在热和压力的影响下,气态氢燃料变成等离子体 — 一种热的带电气体。这种等离子体提供的轻元素可以融合并产生能量。

ITER工程项目是全球第一个将产生净能量的聚变实验项目,即从等离子体输出的能量大于输入的能量。JET(联合欧洲圆环体)是目前世界上最大的聚变反应堆。1997年,它通过消耗24MW的输入加热功率(比值Q=0.67)产生了16MW的聚变输出功率。ITER 在小型聚变实验和未来的聚变电厂之间架起一座桥梁。ITER的实验聚变反应堆希望消耗50MW的输入加热功率产生500MW的聚变输出功率(Q=10),从而产生净能量。

ITER 的目标是产生氘氚等离子体,它将提供比以前的聚变等离子体更多的能量。这种等离子体甚至可以持续更长的时间。氚增殖将在真空容器内进行测试,以证明聚变装置的安全特性。

自2010年以来,ITER正在法国南部一个42公顷的空地上建造。第一台等离子机计划于2025年问世,产生氘氚等离子体,以实现最后一个重要步骤:在未来建立聚变发电厂。

HBK: ITER 可靠合作伙伴

全球成千上万的工程师和科学家正在为ITER项目工作,进行实施计算、模拟和组装计划。为了在整个实验过程中监测重要参数,并验证预期的计算结果,ITER 需要一个可靠的合作伙伴,保证在真空容器中获得精确的测量结构。

ITER 需要一个能提供传感器、放大器和软件的合作伙伴。HBK 拥有丰富的专业知识,定制修改标准产品,构建完整的测量解决方案,可满足ITER的特定要求。关键的要求是,ITER 特定要求往往达到 物理极限

定制传感器方案

TER要求在发生聚变反应的真空容器外部安装一个非常特殊的定制传感器。这个密封的钢制容器在100℃下工作°,加热到 200℃。容器内部等离子体所必需的超高真空的清洁环境。在这种环境下,传感器必须满足 不同的 热老化和EMC测试要求。还需要与超高真空环境兼容、耐辐照和低磁导率。

为了根据特殊要求定制传感器,ITER和HBK讨论了合适的传感器解决方案,并通过详细的鉴定测试程序对其进行了测试。HBK甚至与外部供应商合作开发了定制热电偶, 同时按照详细的资格测试程序进行测试。鉴定阶段后,开始批量生产。

定制放大器方案

 ITER 希望一套高度灵活的大通道数据采集系统。MGCplus 系统19”机架型号,可容纳16个测量卡,是大通道数据采集系统的。

整个系统包括 36 个MGCplus 数据采集系统,总共 920 个通道。由于对测量精度要求较高,因此采用了  ML30B 和 AP01i 组合,用于采集基于应变的传感器信号。热电偶测量采用 ML801B 和AP809 组合 - 每张板卡听8个测量通道。

由于 MGCplus 系统需要高电磁环境下使用,ITER和HBK一起定义了一个测试程序。并在德国第三方EMC实验室和法国一个非常特殊的高直流磁场实验室中进行了附加测试。

为了确保寿命和可靠性,HBK 为 ITER 定制了新的解决方案。 将电源取出安装到外部屏蔽软铁屋中,定制的系统经过改造后,重复进行了高直流磁场试验,完全满足了 ITER 的要求。

 

HBK 定制系统团队

ITER项目由 HBK 定制系统团队, 负责,该团队致力于大通道数系统的解决方案, 定制测量解决方案和特殊软件应用灯。在定制传感器团队的帮助下,通过定制的应变计,外部公司提供热电偶,ITER 能够专注于自己的应用,及时获得完整的测量解决方案。

关于 ITER

ITER – 旨在证明聚变能源的科技可行性-  将是世界上最大的实验聚变设施。聚变是为太阳和恒星提供能量的过程:当轻原子核融合在一起形成较重的原子核时,会释放出大量的能量。聚变研究的目的是开发一种安全、丰富、环保的能源。

ITER也是第一个全球合作项目。欧洲承担了几乎一半的建设成本,而这个国际合资企业还包括其他六个成员国(中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国)。ITER 建设项目位于法国南部的 Saint-Paul-lez-Durance。

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