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Chambre à vide

Le premier secteur est solidement arrimé

12 avr 2021
Il est 20 h le mardi 6 avril lorsqu'un événement particulièrement inhabituel se produit dans le Hall d'assemblage d'ITER : des applaudissements retentissent, les équipes saluent le travail qu'elles ont accompli depuis le tout début de l'après-midi. Les experts n'ont pas l'habitude de célébrer leurs propres réalisations, mais les circonstances sont exceptionnelles : le levage du secteur de chambre à vide (440 tonnes) et son positionnement dans le portique de sous-assemblage constituaient un chef-d'œuvre de coordination et de précision. Au terme de cinq heures de tension, ces applaudissements exprimaient à la fois le soulagement et l'hommage à la compétence des équipes.
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Livré sur le site d'ITER le 7 août 2020, équipé et testé durant les huit mois suivants, le secteur 6 de la chambre à vide est à présent solidement arrimé sur l'un des portiques de sous-assemblage. Le premier élément du cœur du tokamak est ainsi prêt pour le préassemblage.
Au cours des 11 mois écoulés, des charges plus lourdes et plus imposantes ont été levées et installées. La base du cryostat, le cylindre inférieur et le bouclier thermique du cryostat inférieur sont sans conteste des éléments spectaculaires, mais ils n'appartiennent pas au tore qui forme le cœur de la machine. Ce sont des structures complexes et de grande dimension, conçues pour envelopper et isoler la machine. Le secteur 6 de la chambre à vide est différent : c'est le premier élément du tokamak lui-même, un segment de 40°, constitutif de la vaste chambre toroïdale qui abritera le plasma en combustion—un état de la matière qui n'existe qu'au cœur des étoiles.

Depuis sa position horizontale, le secteur de chambre à vide, d'un poids de 400 tonnes, a été transféré dans l'outil de sous-assemblage au terme d'une série de manœuvres:

* Le berceau de basculement permet de faire passer la lourde pièce de la position horizontale à la position verticale. (Lire cet article.) 

* Les ponts roulants ne pouvant « saisir » directement ces charges verticales imposantes, différents dispositifs de levage s'interposent entre le pont et la charge. Ces dispositifs spécifiques sont associés avant l'opération de levage. (Étape suivante.)

* Le double palonnier de 90 tonnes destiné au levage de charges lourdes (connecté aux quatre crochets du double pont pour permettre aux deux ponts de travailler en tandem) est relié à l'outil de basculement des secteurs (équipé d'un système de contrôle de l'équilibrage qui peut être activé pour équilibrer la charge sur le plan horizontal, le long des axes X et Y), et à une poutre radiale (qui restera connectée au secteur de la chambre à vide jusqu'à sa position définitive dans le puits d'assemblage).

* Les fixations assemblées sont soulevées et amenées au-dessus du secteur de la chambre à vide désormais en sa position verticale.

* Les dispositifs de support et d'alignement de l'outil de levage du secteur sont connectés aux deux crochets de levage du secteur de la chambre à vide. Cette étape est délicate du fait de la position et de l'angle des crochets de levage, soudés sur le secteur.

* Grâce aux commandes et aux actionneurs, l'outil de levage du secteur ajuste sa poutre transversale d'équilibrage afin de coïncider avec le centre de gravité calculé du secteur de la chambre à vide. Le secteur est soulevé pour vérifier que l'alignement du centre de gravité est satisfaisant et que les axes du berceau de basculement s'alignent avec les « axes de guidage » du secteur de la chambre à vide.

* Si l'alignement est confirmé, les axes se désengagent lentement et le secteur de la chambre à vide est entièrement soulevé, puis transporté devant l'outil de sous-assemblage du secteur.

* Le palonnier du double pont fait pivoter la charge de 90° pour l'installer sur l'outil en V.

* La charge est soulevée de plus de 20 mètres au-dessus du sol de l'atelier et conduite au-dessus de l'outil de sous-assemblage du secteur.

* La charge est abaissée dans l'outil. Le secteur est soutenu par le haut grâce à la poutre radiale, qui est fixée sur l'outil. Dans la partie inférieure, un pilier provisoire soutient l'extension inférieure. Deux vérins hydrauliques présents dans le pilier aident à ajuster l'angle vertical du secteur par des mouvements avant et arrière jusqu'à obtenir la position qui convient.

* L'outil de levage du secteur effectue une dernière opération d'équilibrage avant de désengager la poutre radiale.

* L'opération de sous-assemblage du secteur peut débuter : les panneaux du bouclier thermique et des deux bobines de champ toroïdal pivotent vers l'intérieur du secteur et sont alors assemblés.

Le 20 mars, le secteur 6 était transféré de l'aire de stockage au berceau de basculement. Le 26 mars, solidement boulonné et sanglé, il était soulevé et redressé en position verticale. Dix jours plus tard le temps était venu d'aborder de la troisième étape de l'opération : la mise en place à l'intérieur du portique de sous-assemblage. 

Cette opération avait marqué le point culminant de la campagne de préparation 8 mois depuis l'arrivée du secteur 6 sur le site d'ITER. Une fois finalisées les procédures de réception sur site (dont les épreuves d'étanchéité réalisées en septembre), plusieurs mois ont été consacrés à l'instrumentation de la pièce, tout d'abord par le soudage de bossages et autres fixations sur la coque extérieure, puis par le soudage de capteurs magnétiques et d'autres instruments sur les bossages.

Le mardi 6 avril, connecté à un système de levage complexe (voir encadré ci-dessous) et délicatement extrait de son berceau, le secteur 6 de la chambre à vide a parcouru quelques dizaines de mètres pour se positionner face au portique de sous-assemblage numéro 2 et pivoter à angle droit.

La dernière phase de l'opération était la plus spectaculaire : soulevé par le double pont roulant, le composant s'est élevé au-dessus de l'outil de sous-assemblage à 20 mètres de hauteur, avant de redescendre lentement au travers de l'ouverture en forme de V du portique d'assemblage pour se poser enfin, soutenu par la poutre radiale arrimée aux plots de support au sommet du portique.

L'élément central, et le plus massif, du premier pré-assemblage est désormais en place. Au cours des prochains mois, il sera enchâssé dans les panneaux du bouclier thermique et associé aux deux bobines de champ toroïdal. Avant la fin de l'année, ce pré-assemblage de 1 200 tonnes sera descendu au fond de la fosse, marquant ainsi la première étape vers la création de la chambre toroïdale du tokamak.


Voir une vidéo de l'opération en cliquant ici.

Le levage du secteur de chambre à vide (440 tonnes) et son positionnement dans le portique de sous-assemblage constituaient un chef-d'œuvre de coordination et de précision. Au terme de cinq heures de tension, ces applaudissements exprimaient à la fois le soulagement et l'hommage à la compétence des équipes.
Le secteur descend lentement au travers de l'ouverture en forme de V du portique d'assemblage pour se poser enfin, soutenu par la poutre radiale arrimée aux plots de support au sommet du portique. L'ouvrier positionné en haut du portique (habillé en blanc) nous permet d'apprécier la taille du composant.
Le secteur est soutenu par le haut grâce à la poutre radiale, qui est fixée sur l'outil. Dans la partie inférieure, un pilier provisoire soutient l'extension inférieure. Deux vérins hydrauliques présents dans le pilier aident à ajuster l'angle vertical du secteur par des mouvements avant et arrière jusqu'à obtenir la position qui convient.
Fourni par la Corée, le secteur 6 de la chambre à vide est le premier élément du tokamak lui-même, un segment de 40°, constitutif de la vaste chambre toroïdale qui abritera le plasma en combustion.
La charge doit passer au-dessous du portique d'assemblage. Sur sa coque extérieure, on distingue des centaines d'instruments et de capteurs magnétiques.
Extrait de son berceau, le secteur 6 de la chambre à vide doit monter à 20 mètres au-dessous du sol puis parcourir quelques dizaines de mètres pour se positionner face au portique de sous-assemblage numéro 2.
Différents dispositifs de levage s'interposent entre le pont et la charge.
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