Les contrats sont en place et la campagne de réparation a démarré

Il y a un an, le premier des neuf modules de secteur de la chambre à vide (6) était transféré dans le puits d'assemblage du tokamak alors que les deux suivants (7 et 8) étaient en cours de préparation dans les portiques de sous-assemblage du Hall d'assemblage. C'est là que les secteurs de 440 tonnes sont associés à des panneaux d'écran thermique et des bobines de champ toroïdal.

Après la découvertes de sérieux défauts sur deux des éléments constitutifs de ces modules de secteur, les travaux de sous-assemblage de la chambre à vide ont été interrompus et ITER Organization a mobilisé des ressources internes et externes pour identifier les causes de ces défauts et étudier différentes solutions de réparation. L'équipe d'ITER a travaillé avec des experts mandatés par les agences domestiques, des organismes professionnels issus des pays Membres et des centres de recherche tels que le CEA, le CERN et divers instituts de soudure professionnels afin de définir sa stratégie finale, ainsi qu'avec des partenaires industriels chargés d'évaluer ses hypothèses à l'aide de maquettes et d'essais. Trois contrats distincts ont été établis pour la campagne de réparation, le premier portant sur la réparation des panneaux d'écran thermique, le deuxième sur la fabrication de nouveaux panneaux d'écran thermique et le troisième sur la réparation des surfaces de jonction de la chambre à vide.

En étroite liaison avec les équipes techniques et juridiques d'ITER, la division Marchés & Contrats a lancé des appels d'offres restreints début 2023, menant à bien toutes les négociations dans les délais imposés par la planification rigoureuse de la direction d'ITER.

L'écran thermique permet de confiner la charge thermique rayonnée par la chambre à vide, empêchant qu'elle ne soit transférée vers les aimants qui fonctionnent à une température de 4,5 K. Il est activement refroidi par de l'hélium gazeux circulant dans un réseau de tubes de refroidissement soudés à la surface des panneaux. Lorsqu'une « fissuration par corrosion sous contrainte » a été découverte sur trois jeux de panneaux, ce qui impliquait un risque potentiel pour les autres jeux, les équipes ont décidé de remplacer les tubes du circuit de refroidissement des neuf jeux de panneaux d'écran thermique de la chambre à vide.

« L'intégrité structurelle de ces tubes garantit leur étanchéité tout au long de leurs 23 kilomètres de longueur. Il s'agit d'un paramètre critique car les gaz et les liquides peuvent s'infiltrer dans les moindres interstices d'une structure sous vide », explique Sergio Orlandi, le responsable du programme de construction d'ITER. « Les fissures, même submicroniques, peuvent altérer la qualité du vide et dégrader les performances de la machine. »

Deux stratégies ont été définies par les groupes d'experts. Les secteurs d'écran thermique qui ne présentaient aucun signe de fissuration par corrosion sous contrainte pourront être réparés. Pour cela, il faudra démonter les jeux afin de dégager chaque panneau, déposer tous les tubes de refroidissement, meuler et poncer les surfaces pour éliminer la couche d'argent et environ 3 mm du matériau de base des panneaux dans la zone des tubes de refroidissement et, enfin, fixer de nouveaux tubes par soudure discontinue (sans couche d'argent). Dans le cas des secteurs d'écran thermique déjà endommagés, c'est l'option de refabrication complète qui a été choisie. Les entreprises bénéficiaires des deux contrats ont été chargées de développer des méthodes et procédures répondant au cahier des charges d'ITER. Les tubes neufs sont fournis par ITER Organization.

Des non-conformités dimensionnelles ont été détectées sur les surfaces de jonction de trois secteurs de la chambre à vide déjà livrés à ITER (6, 7 et 8), avec des déviations de la géométrie nominale particulièrement importantes au niveau du secteur 8. Non réparées, ces non-conformités auraient compromis l'accès et le fonctionnement des outils de soudage automatisé spécialement développés pour le soudage des secteurs dans le puits d'assemblage du tokamak. Pour ces réparations, ITER Organization a choisi de retravailler les surfaces de jonction en combinant des techniques de dépôt de métal par soudage manuel et d'usinage pour éliminer l'excédent de matériau.

« Dès le départ, les équipes chargées des études ont préconisé de privilégier l'usinage plutôt que le dépôt à chaque fois que c'était possible afin de minimiser les ajouts de matière. En effet, la matière ajoutée est plus exposée aux défauts de soudage, qui peuvent provoquer des retraits altérant la configuration des secteurs. C'est un premier aspect important de notre stratégie de réparation de la chambre à vide », souligne Sergio Orlandi. « Deuxième aspect essentiel, nous devons adopter une approche intégrée lorsque nous étudions la géométrie des secteurs adjacents. Nous ne devons pas nous focaliser sur la géométrie d'un secteur telle que définie par les plans de fabrication nominaux mais plutôt prendre en compte la configuration de chaque secteur par rapport aux secteurs adjacents, auxquels il sera raccordé par soudage automatisé à l'aide de plaques de jonction. Cette approche a servi de base aux spécifications techniques élaborées pour l'appel d'offres restreint.

ITER Organization a créé un groupe de travail spécial (intégrant aussi des spécialistes de l'agence domestique européenne Fusion for Energy) qui possède toutes les compétences nécessaires pour le suivi, le contrôle et la gestion des travaux de réparation. ITER Newsline rencontrera cette équipe lors des jours et des semaines à venir afin de réaliser un reportage photo sur le déroulement des activités de réparation.