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Instrumentação avançada para o ITER Bruno Soares Gonçalves Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear.

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Apresentação em tema: "Instrumentação avançada para o ITER Bruno Soares Gonçalves Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear."— Transcrição da apresentação:

1 Instrumentação avançada para o ITER Bruno Soares Gonçalves Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear

2 2 B. Gonçalves03 Julho 2008B. Gonçalves ITER: tecnologias de ponta A construção do ITER é um grande desafio tecnológico em muitos casos para além do estado-da-arte –necessário recorrer a tecnologias de ponta em vários domínios Engenharias mecânica, eléctrica e electrónica Modelização em computador Tecnologias de plasma e diagnósticos Fontes e electrónica de potência Bobines Sistemas criogénicos Supercondutores Tecnologias de informação Aquisição de dados Sistemas, tecnologias e contentores de vácuo Materiais avançados resistentes a neutrões Feixes de neutros e sistemas de micro-ondas Robótica O ITER é uma instalação nuclear –Segurança, gestão de qualidade, uso de componentes resistentes a radiação e manipulação remota são requisitos fundamentais Intervenção por manipulação remota no interior do JET

3 3 B. Gonçalves03 Julho 2008 ITER: Participação portuguesa Portugal pretende ter uma participação significativa neste projecto No passado participámos: Concepção de diagnósticos Air-cushion para transporte de componentes De futuro pretendemos trabalhar em: Monitorização de soldaduras da Câmara de vácuo (ISQ) Manipulação remota (parceiros: IPFN, ISR-Lisboa. ISR-Coimbra, Active Space Technologies, EFACEC, …) –optimização das trajectórias do veículo autónomo de transporte de componentes para as hot cells –Laboratório de teste do protótipo do veículo autónomo de transporte (à escala 1:1) e treino de pessoal especializado em manipulação remota –Sistemas de visão (câmara de vácuo, hot cells, Acessos, etc) Controlo e aquisição de dados (parceiros: IPFN, Ciemat, Critical Software, Indra,…) –CODAC Diagnósticos (IPFN) –reflectómetro de posição do plasma A participação neste projecto constituirá uma excelente oportunidade para as unidades de investigação e empresas

4 4 B. Gonçalves03 Julho 2008 ITER Manipulação remota de contentores para as Hot Cells Transfer Cask System (TCS) = Air-cushion Transfer System (ATS) + Pallet + Cask Envelope Hot Cell building

5 5 B. Gonçalves03 Julho 2008 Plataforma móvel aero-deslizadora: Desafios tecnológicos 5 compressores 6 baterias Veículo com sistema de locomoção sustentado em almofada de ar Sem carga: 8-9 T / Com carga: 100 T Dimensões: 8 x 2.5 m Operação Remota vs Navegação autónoma Resistência à radiação Operação em espaços confinados Realidade virtual/ realidade aumentada Resgate em caso de avaria

6 6 B. Gonçalves03 Julho 2008 CAD model of lower level ? ? ? O IPFN, juntamente com os seus parceiros, pretende trabalhar nas seguintes áreas: Simulação e optimização das trajectórias Desenvolvimento de modelos de Realidade virtual e HMI Montagem dum laboratório de teste à escala 1:1 para teste do protótipo do veículo e sistemas monitorização Treino de pessoal qualificado Plataforma móvel aero-deslizadora: áreas de trabalho

7 7 B. Gonçalves03 Julho 2008 Conversão por Software em tempo real O ambiente do ITER é particularmente hostil para a instalação de sistemas de visão, devido à radiação, temperaturas elevadas e ausência de luz. Sistemas convencionais de observação (e.g. sensores CCD) sofrem uma degradação acelerada Desafio tecnológico: desenvolver soluções para a vigilância remota e inspecção das instalações do ITER, incluindo a câmara de vácuo e as hot cells Solução proposta: câmaras omnidireccionais com Visão panorâmica sem sistemas motorizados Resultados em tempo real Tecnologias vidicon para ambientes radioactivos Sistemas de Visão 360º em apenas um disparo

8 8 B. Gonçalves03 Julho 2008 ITER CODAC: Controlo, Aquisição de Dados e Comunicações O CODAC integra todos os sistemas do ITER Inclui várias redes: –Operação –Protecção –Segurança As funções do CODAC são como as dos tokamaks actuais mas terão de ter em conta todos os requisitos de segurança

9 9 B. Gonçalves03 Julho 2008 O ITER irá gerar uma enorme quantidade de dados experimentais –120 sistemas – de canais para diagnósticos – canais para controlo lento – canais para controlo rápido –40 sistemas de CODAC –5 Gb/s de dados –3Pb/year de dados ( e.g. 12 câmeras IR numa descarga de 10 minutos: TBytes. A inda assim menos que o LHC ) Hardware e software terão de ser testados antes de implementação para garantir funcionalidade e integração simplificada no CODAC do ITER ITER CODAC: Desafios

10 10 B. Gonçalves03 Julho 2008 ITER CODAC: visão esquemática O design conceptual necessita de validação Sistema de teste (emulador dum Plant System), baseado em ATCA, proposto ao ITER pelo IPFN

11 11 B. Gonçalves03 Julho 2008 ITER CODAC: Sistema de Teste O Sistema de Teste será desenvolvido pelo IPFN, sob contrato directo com o ITER, com o objectivo de: testar a funcionalidade do CODAC identificar problemas que possam surgir durante a integração de sistemas. auxiliar a elaboração de especificações técnicas de todos os sistemas Será implementado em ATCA, com tecnologia desenvolvida no IPFN, e incluirá Controlo local e operação autónoma Armazenamento local de dados MIMO com diferentes frequências Temporização, mensagens e interfaces de rede

12 12 B. Gonçalves03 Julho 2008 ITER CODAC: Controlo local Especificação do interface dos sistemas de controlo do LIDAR Controlador local do sistema Outros Controladores – Sistemas de alinhamento óptico – Laser – Sistemas de detecção Interfaces de alinhamento dos Lasers Unidades de monitorização – janelas – janela interna Software de controlo e monitorização 12

13 13 B. Gonçalves03 Julho 2008 O reflectómetro de posição é um diagnóstico essencial para controlo da posição do plasma –as distâncias da coluna de plasma às paredes são determinadas em tempo- real recorrendo a redes neuronais Consiste em 5 reflectómetros de micro- ondas a operar na gama de frequências GHz. Presentemente o IPFN lidera um grupo de Associações para o desenvolvimento e integração do diagnóstico gap 5 gap 4 gap 6gap 3 Diagnósticos para o ITER: Reflectómetro de posição

14 14 B. Gonçalves03 Julho 2008 O seu desenvolvimento envolve Desenvolvimento tecnológico –Guias –Componentes de micro-ondas Design de Engenharia Integração no tokamak Análise de desempenho Modelização Circular Hiperbolic secant Diagnósticos para o ITER: Reflectómetro de posição 2D full-wave simulations

15 15 B. Gonçalves03 Julho 2008 Sumário O desenvolvimento de instrumentação para o ITER é um enorme desafio tecnológico e muitas tecnologias estão para além do estado-da-arte Apesar de ainda não existirem contratos, foram identificadas várias áreas onde Portugal pode ter uma participação significativa Mecânica de precisão Manipulação remota – Desenvolvimento do veículo autónomo de transporte de componentes – Laboratório de teste do protótipo à escala 1:1 – Realidade virtual e HMI – Sistemas de visão Controlo e aquisição de Dados Design e integração de diagnósticos Possibilidade da participação portuguesa, coordenada pelo IPFN, com outras instituições de investigação e empresas Estamos a abertos à colaboração com as empresas portuguesas!

16 16 B. Gonçalves03 Julho 2008 Contamos com o apoio das Unidades de Investigação e Empresas portuguesas para a participação no maior projecto tecnológico do séc. XXI Contribuidores C. Varandas, F. Serra, A. Vale, I. Ribeiro, J. Sousa, E. Manso, P. Varela, A. Silva

17 17 B. Gonçalves03 Julho 2008 Mais informações sobre Participação portuguesa no Programa Europeu de Fusão Programa Europeu de Fusão ITER Participação Europeia no ITER Participação das empresas portuguesas no ITER


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