ITER cryolines – Airliquide

Dans le cadre du projet ITER (réacteur de recherche civil à fusion nucléaire), nous apportons notre expertise et notre savoir-faire en calcul de tuyauterie et de lignes sous-vide afin de calculer les cryolines dans le Tokamak et les autres bâtiments.

Le tokamak est une machine expérimentale conçue pour exploiter l’énergie de la fusion. Dans l’enceinte d’un tokamak, l’énergie générée par la fusion des noyaux atomiques est absorbée sous forme de chaleur par les parois de la chambre à vide.

Ces cryolines servent à relier le cryoplant (lieu de production du froid) aux aimants situés dans le Tokomak afin de les maintenir à basse température afin de générer de grand champ magnétique très intense nécessaire au confinement du plasma. Le système de production de froid d’ITER sera le plus puissant du monde intégré dans une unique installation.

L’objectif de ce projet est de dimensionner et de calculer la tenue des conduites cryogéniques d’ITER face aux différentes contraintes (pression, poids, cryogénie, séisme…) et cas accidentels.

• Calcul du PTCL (1st Pre-Series Cryoline of ITER)
  • Prototype de 30 m qui incluent touts les particularités du projet ITER cryoline mais sur un modèle réduit (2007-2011)
• Calcul de flexibilité des internes et externes
  • Calcul des lignes et comportement sous contraintes et déplacements
  • Modélisation des tubes internes et externes et aussi des supports externes afin de prendre la raideur des différentes parties de la tuyauterie et des supports
• Calcul des espaceurs et points fixes internes afin de maintenir les tubes internes en place dans l’OVJ
• Calcul de structure supportant certains tronçons du réseau des cryolines

• Cryoline avec 4 à 6 tubes à l’intérieur d’un gros tube (OVJ) :
  • La difficulté est d’avoir des tubes très froids (rétractation de 3mm/m) donc avec de grands déplacements tout en étant dans un milieu très restreint (OVJ = outer vacuum jacket = Tube de diamètre DN500 à 1000) mais en limitant aussi le débattement lié au séisme et autres cas accidentels
  • Développement de compensateurs de dilatation et de flexibles dans les lignes afin de permettre les rétractations dues à la thermique. Le problème est que les compensateurs et les flexibles, découplent les lignes et entrainent des effets de fond dus à la pression qui créent des efforts énormes et sont très difficiles à reprendre
  • Limitation au maximum des points fixes et des espaceurs dans l’OVJ car ceci créent des entrées chaudes sur les process pipes qui sont froids et donc limitent l’efficacité thermique de la ligne sous-vide
• Le comportement des supportages internes (espaceurs internes) : modèle hypostatique avec des contacts et des jeux à différents endroits afin de limiter le transfert thermique entre les tubes internes et le tube externe.