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Auteur(s)
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François PARLANGE : Adjoint au Chef du Service Tokamak - Exploitation et Pilotage au CEA Cadarache
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Christian LELOUP : Ancien Chef du Service de Technologie et d’Ingénierie Fusion au CEA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Un appareil de recherches sur la fusion thermonucléaire contrôlée par confinement magnétique, tel le tokamak Tore Supra implanté dans le centre d’études du CEA de Cadarache (Bouches‐du‐Rhône), concentre un grand nombre d’équipements où l’électrotechnique et l’électronique de puissance jouent un rôle dominant et sont parfois poussées à leurs limites actuelles. On peut citer :
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de grands aimants supraconducteurs ;
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de grands aimants en cuivre refroidi ;
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des alimentations à thyristors de forte puissance (320 MVA installés) ;
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des sources hyperfréquence de plusieurs mégawatts ;
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des injecteurs d’atomes accélérés de plusieurs mégawatts ;
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des systèmes de cryogénie, d’extraction de chaleur, de pompage ultravide ;
etc.
Les composants développés pour ces applications sont nombreux et souvent originaux : supraconducteur pour champ magnétique variable, coupe‐circuit statique à fort pouvoir de coupure pour courant continu (0,7 GVA), tétrodes 2 MW, klystrons 500 kW, gyrotrons 500 kW, pompe électromécanique fonctionnant à très basse température (3 K), etc. Tore Supra est un bon exemple de la diversité des applications de l’électricité et un témoignage de la progression constante des techniques maîtrisées par les électriciens.
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4. Puissance électrique permanente
La puissance permanente nécessaire aux auxiliaires provient d’un réseau à 15 kV distribué dans le centre de Cadarache à partir du réseau EDF à 63 kV. La dispersion des équipements sur plusieurs hectares a conduit à réaliser 5 postes de distribution pour une puissance totale de 10 MVA. Les principaux auxiliaires sont :
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l’alimentation électrique de champ toroïdal (700 kW) ;
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le système cryogénique capable de maintenir en froid les éléments de l’aimant de champ toroïdal (1,5 MW) ;
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la réfrigération qui évacue la chaleur, notamment celle déposée par le plasma sur les matériaux lui faisant face (1,6 MW).
4.1 Champ toroïdal
L’aimant de champ toroïdal est constitué de 18 bobines (figure 12) comprenant chacune 2 028 tours d’un conducteur constitué de 11 000 filaments supraconducteurs de niobium‐titane NbTi de diamètre 23 µm noyés dans une matrice en cuivre. Ce conducteur de 16 mm2 de section, refroidi à 1,8 K, véhicule, sans consommation d’énergie, un courant permanent de 1 400 A ; l’aimant présente une inductance totale exceptionnellement élevée : 613,2 H.
HAUT DE PAGE
Les 18 bobines sont alimentées en série. La montée (ou la descente) du courant prend une demi‐heure en utilisant une alimentation de 500 V. Lorsque le courant est établi, une alimentation de 70 V, couplée en série, sert à compenser les pertes résistives dans les câbles de 120 m qui relient les alimentations aux bobines. Ces deux alimentations sont des convertisseurs dodécaphasés à thyristors.
HAUT DE PAGE4.1.2 Circuit de décharge de protection de l’aimant
Dans le fonctionnement d’un aimant supraconducteur, des situations accidentelles peuvent se produire conduisant à un dépôt local d’énergie supérieur aux capacités...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REBUT (P.H.), GAMBIER (D.) - La fusion nucléaire contrôlée. - La Recherche, no 242, p. 436-444, 6 fig., avr. 1992.
-
(2) - Différents auteurs - La fusion thermonucléaire contrôlée. - Revue Générale Nucléaire, no spécial, p. 19 à 100, 19 articles, janv./fév. 1991.
-
(3) - TURCK (B.) - La fusion thermonucléaire contrôlée et les aimants supraconducteurs. - Revue Générale du Froid, p. 33-38, 9 fig., nov. 1995.
-
(4) - BAREYT (B.), BEUZIT (H.) et al - The Tore Supra poloidal field system power supplies (Les alimentations de puissance du système de champ poloïdal de Tore Supra). - Compte rendus du 14e SOFT, vol. 1, p. 875-882, Pergamon Press (1986).
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