Les injecteurs de glaçons pour le « Disruption Mitigation System » d’ITER
Résumé
L’injection de glaçons cryogéniques sur les tokamaks actuels et futurs est un élément clef notamment pour la protection du réacteur lors des disruptions des plasmas de haute énergie. Lors de ces disruptions, le plasma va évacuer son énergie thermique et magnétique grâce à une injection massive de matières en sa périphérie. Ainsi pour ne pas endommager la chambre à vide du plasma et la structure d’ITER, une batterie d’injecteurs de glaçons, le DSM (Disruption Mitigation System), sera installée et permettra l’injection simultanée de 27 glaçons cryogéniques fragmentés. Composés d’hydrogène, de néon ou d’un mélange de ces deux espèces, les dimensions des glaçons sont typiquement de Ø 28.5 et de 57 mm de longueur. Leur formation a lieu in-situ dans le tube d’accélération de l’injecteur à l’aide d’une cellule de désublimation refroidie par la circulation d’hélium. Une vanne de propulsion à gaz (hydrogène) permet d’accélérer les glaçons ainsi formés jusqu’à une vitesse entre 200 et 500 m/s suivant les espèces (masse)
Depuis mars 2022, un banc de test représentant une ligne d’injection de glaçons ITER est opérationnel au Département des Systèmes Basses Températures du CEA Grenoble pour étudier la formation, l’accélération et la fragmentation des glaçons pour le DMS d’ITER. Après plus de 1000 tirs de glaçons cryogéniques de différentes tailles (Ø10, 19 et 28.5 mm) et de différentes espèces (hydrogène, deutérium, néon, mélanges binaires et bicouches), les conditions de fabrication et de propulsion des glaçons ont été caractérisées suivant les spécifications d’ITER et ouvrent la voie à la conception du Prototype des Injecteurs de Glaçons ITER-DMS. L’exposé présentera l’ensemble des travaux en cours et à venir au DSBT.
Avec la participation active de A. Attard, M. Baldinotti, C. Barban, J. Berton, P. Bonnay, F. Bonne, T. Boujet, P. Dalban-Moreynas, N. Luchier, C. Mariette, F. Millet, B. Rollet, F. Souris, Z. Termache (CEA/DSBT) et des sociétés SDMS/Ravanat/Thiot Ingénierie, et en collaboration avec M. Lehnen, S. Jachmich (ITER-DMS Task Force), et U. Kruezi, S. Giors, A. Barturen Montes, F. Dhalla, M. Dibon et M. Parekh (ITER-DMS Design Team).
Financement ITER - Contrats - IO/20/CT/4200002132, IO/23/CT/4300002847 et IO/CT/24/6000000482, Financement CEA – Programme PTC DeFI.