Des composants de la taille d'un immeuble ajustés au millimètre près
Un « sous-assemblage » se compose d'un secteur de chambre à vide de 40 degrés, d'un poids de 440 tonnes, du bouclier thermique correspondant et de deux bobines toroïdales en forme de « D » de 360 tonnes et 18 mètres de hauteur chacune. Au total, neuf sous-assemblages seront nécessaires pour réaliser le tore de la chambre à vide.
La première étape de cette séquence d'assemblage unique en son genre s'est déroulée en avril 2021, lorsque le secteur 6 de la chambre à vide a été installé dans l'un des deux portiques de sous-assemblage, suivi des panneaux du bouclier thermique et des bobines de champ toroïdal TF12 et TF13.
L'assemblage et le positionnement de ces gigantesques composants doivent être réalisés avec une extrême précision. En effet, tout écart des tolérances définies pour l'un des composants se trouverait amplifié au niveau du sous-assemblage et, au final, de la chambre à vide elle-même.
« Tout commence par des simulations sous forme de modèles 3D durant la phase de conception, explique Chang Ho Choi, le responsable de la division chargée de l'assemblage et de la livraison des modules des secteurs. Cependant, les modèles informatiques sont une représentation idéale dans un monde parfait. La réalité industrielle est tout autre, en particulier pour des composants de la hauteur d'un immeuble de six étages. La conformité des composants est contrôlée et qualifiée tout au long du processus de fabrication, jusqu'aux essais de réception en usine et sur le chantier. Nous disposons alors des données de « récolement », qui reflètent les dimensions réelles du composant. »
Certains écarts sont inévitables pendant le processus de fabrication. « La question qui se pose est la suivante : quelle seront les conséquences de ces écarts lors des phases d'assemblage ? Et, le cas échéant, comment faire pour les minimiser ou les corriger ? » L'usinage localisé, le soudage de cales et les adaptations de l'interface font partie des solutions envisageables.
Cependant, ces composants ne sont pas les seuls à exiger une extrême précision. Pendant les opérations de sous-assemblage du premier secteur, le portique d'assemblage, en dépit de sa taille et de sa robustesse, s'est légèrement déformé (un millimètre de déplacement au niveau de sa partie supérieure) sous l'effet du poids combiné des composants (1 250 tonnes).
« Cette déformation avait été anticipée, explique Chang Ho. Elle a toutefois eu une incidence sur l'alignement des structures qui assurent la jonction structurelle entre les deux bobines positionnées à leur emplacement définitif. »
Deux solutions ont été apportées. La première tire parti de « l'adaptabilité et de l'incroyable précision »* du portique de sous-assemblage ; la seconde consiste à décaler légèrement l'axe des goujons en acier situés à l'intérieur des manchons qui relient les structures placées entre les bobines.
Une fois ces opérations achevées, des outils de calage temporaire seront installés entre le secteur de chambre à vide et les bobines de champ toroïdal afin de maintenir l'écart requis entre ces composants (quelques centimètres). Le premier des neuf préassemblages devrait être prêt pour les opérations de levage lors de la deuxième quinzaine de novembre, une tâche délicate, particulièrement stratégique et sans aucun doute spectaculaire.
*Grâce à un ensemble de dispositifs hydrauliques et de « roulements Hilman », les outils de sous-assemblage du secteur disposent de six degrés de liberté (x, y, z, et rotation radiale, toroïdale et verticale).