Le CEA (IRFM) vient de passer avec succès la revue de conception finale du diagnostic de surveillance grand angle de la chambre plasma d’ITER. Ce diagnostic assure la protection et l’étude du comportement des composants qui font face au plasma.
La protection de la première paroi d’ITER sera principalement assurée par un système de surveillance grand angle des composants internes de la machine, dénommé Wide Angle Viewing System (WAVS). Il s’agit d’un ensemble de diagnostics, installé dans 4 queusots équatoriaux d’ITER et opérant dans les longueurs d’onde visible et infrarouge, constituant ainsi un instrument d’importance pour la protection du tokamak. Une première partie de ce diagnostic (3 lignes de vue du queusot n°12 – se reporter à l’image ci-contre) doit être opérationnelle pour le premier plasma d’ITER.
La conception du WAVS est en cours de finalisation. Ce travail est mené par un consortium européen piloté par l’IRFM (CEA/DRF), embarquant le laboratoire fusion du CIEMAT (Espagne), le laboratoire national INTA (Espagne) et Bertin Technologies (France) dans le cadre d’un contrat avec l’agence domestique européenne pour ITER, Fusion for Energy (F4E).
La revue de conception finale a été organisée fin juillet. Elle a porté sur les composants des trois lignes de vue du queusot 12 dont la conception est sous responsabilité CEA. Une cinquantaine de documents ont été produits par le CEA pour cette occasion, conformément à la procédure ITER pour les revues de conception.
Les composants concernés sont constitués d’éléments opto-mécaniques complexes dont les plus proches du plasma sont refroidis par une circulation d’eau sous pression. Ces éléments doivent aussi supporter des contraintes très sévères, que ce soit par les flux neutroniques et thermiques, ou les forces d’origine électromagnétique, ou sismique. Ils réalisent le transfert des photons de la chambre à vide vers l’intérieur du bâtiment tokamak en direction des détecteurs, tout en intégrant des fonctionnalités avancées de calibration de la ligne optique ou de nettoyage des miroirs in-situ, faisant face au plasma. La conception de ces éléments a nécessité la mise en place d’une équipe capable de traiter de nombreux sujets techniques mais aussi d’appréhender le défi de l’ingénierie système d’un projet de l’envergure d’ITER. En effet, les nombreuses exigences et interfaces à respecter demande un effort constant d’études avec un soin particulier aux nombreuses interfaces et exigences imposées par le projet ITER.
En appui à la conception, plusieurs prototypes de composants refroidis ont été réalisés et testés comme le « shutter » (obturateur) pneumatique qui vient fermer l’entrée de la ligne de vue face au plasma (voir image ci-contre). Il protège ainsi les premiers miroirs de la matière mise en suspension notamment lors du conditionnement de la chambre à vide. Sa conception a été réalisée suivant le code RCC-MRx qui s’applique aux systèmes mécaniques des installations nucléaires expérimentales.
Il a fallu trouver un mécanisme qui limite le déplacement de la lame qui vient obturer la visée afin de maitriser les contraintes générées et respecter les marges imposées par le code. Ce composant est refroidi à sa base pour limiter les efforts provoqués par l’échauffement du flux neutronique. Enfin, sa lame intègre une plaquette chauffante qui sert à calibrer in-situ la ligne de visée infrarouge en dehors des phases de plasma.
En clôture, le panel a félicité l’équipe CEA pour la solidité de sa conception démontrée tout au long de la revue. Ceci place le CEA en position favorable pour participer à la fabrication de ces composants qui doivent être livrés à l’agence domestique chinoise responsable de l’intégration du queusot 12. En parallèle, les études de conception des 12 lignes de vue des queusots 3, 9 et 17 ont déjà commencé et un prochain appel d’offres sera lancé en fin d’année par F4E pour la finalisation de leur conception. Le CEA par son implication dans la conception de ce diagnostic, vise à plus long terme une participation à son exploitation scientifique sur ITER.