De Upper Port Launcher

Microgolven het plasma in sturen

De ‘Upper Port Launcher’, kortweg de UPL, is een microgolfsysteem waarbij op afstand bedienbaar, hoogvermogen microgolven in het plasmavat worden gestuurd. Zowel het hoge vermogen (en hoge vermogensdichtheid) als het feit dat deze bundels nauwkeurig stuurbaar moeten zijn in de zeer moeilijke ITER omgeving, maken dit een bijzonder grote technologische uitdaging. Er zijn voor ITER in totaal 4 UPL’s nodig, ieder met 6 bundellijnen met een gezamenlijke waarde van ca. 30 M€.

Het FOM-instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen (FOM) heeft een sterke positie in het daarvoor lopende fundamentele en technische onderzoek. Het werkt al enkele jaren met een team van zes microgolfspecialisten en ontwerpers samen met enkele andere Europese laboratoria aan de ontwikkeling van het ontwerp van de UPL, die is gebaseerd op het ‘front steering (FS) design’, waarbij de microgolfbundels worden gestuurd met behulp van spiegels aan de plasmazijde van de port plug.

Europees consortium

Het werk aan de Upper Port Launcher vindt plaats in een consortium van Europese instellingen. ITER-NL zal partner in dit consortium zijn. De discussies over de vorming van het consortium zijn nog volop aan de gang. FZK (Forschungszentrum Karlsruhe, Duitsland) gaat het consortium leiden. ITER-NL, FZK en CRPP zijn qua grootte in dit consortium nagenoeg gelijkwaardige partners. De overige twee zijn relatief klein. De consortiumorganisatie moet voorjaar 2008 gereed zijn en gekwalificeerd om de UPL te realiseren en op termijn daar succesvol voor te ‘tenderen’.

De noodzakelijke ontwerp-, ontwikkel- en restactiviteit is in het ITER-verband beschreven en kent een sequentie van voorontwerpen, testen bij resp. laag vermogen, hoog vermogen in korte pulsen, en tenslotte hoog vermogen in lange pulsen.

Werkzaamheden binnen ITER-NL

Zoals het er nu naar uit ziet zal ITER-NL zich binnen het consortium focusseren op:

• Ontwerpen van ‘Remote Handling (RH)’ instrumenten om de poort plug – of onderdelen daarvan – te kunnen bewerken in de hot cells. Remote handling is een onderdeel dat ook bij reparatietechnieken voor ITER van strategisch belang is en waarvoor de benodigde basiskennis bij het Nederlandse bedrijfsleven, NRG en TNO in principe aanwezig is.

• Bedenken van terugkoppel methodes voor sturing van het ECRH vermogen. Er moet met behulp van diagnostieken worden beoordeeld of het microgolfvermogen op de juiste plaats wordt gedeponeerd, om desgewenst de stand van de spiegels bij te stellen. Op de TEXTOR tokamak te Jülich zal ITER-NL een dergelijk methode gaan uittesten (FOM/TNO).

• Ontwerpen van een ‘test bed’ voor de poort plug. Dit zal worden uitgevoerd als een dummy ITER poort, die uiteindelijk zal worden gestationeerd op de ITER site in Cadarache. Het is de bedoeling dat de vier UPL poort pluggen die uiteindelijk door het consortium worden ontwikkeld op hun volledige functionaliteit worden getest. Het ‘test bed’ bevat daartoe ook enkele uitgebreide testopstellingen om het vermogen, focussering, etc. van de diverse microgolfbundels te meten. Het is de bedoeling het testbed zodanig te ontwerpen, dat het ook gebruikt kan worden voor het testen van de diverse diagnostische port plugs (TNO/FOM/industrie in samenwerking met NRG)

• Kennisoverdracht van FOM/NRG/TNO aan het betrokken bedrijfsleven met betrekking tot ITER.

Mogelijke componenten van interesse voor de Nederlandse industrie

De Nederlandse industrie zal nauw worden betrokken bij de ontwikkeling van de diverse gereedschappen voor remote handling. Dit is een terrein waar de Nederlandse industrie (bijv. via ruimtevaartprojecten) al grote ervaring heeft. De ontwikkelde gereedschappen zullen niet alleen hun toepassing vinden binnen de UPL, maar ook zijn er soortgelijke gereedschappen nodig voor andere remote handling toepassingen binnen ITER. Ook zal het test bed in nauwe samenwerking met de Nederlandse industrie worden ontwikkeld. Het is de bedoeling dat het test bed niet uitsluitend wordt gebruikt voor het testen van de UPL, maar voor alle upper port plugs. De industrie zal worden ingezet bij de ontwikkelingen van de structuur van het test bed enerzijds en bij het bouwen van de testapparatuur anderzijds. Een derde terrein van grote interesse voor de industrie is de soft- en hardware gebruikt voor de controle van de UPL (feedbacksysteem). Diverse industrieën hebben al aangegeven nauw bij dit werk betrokken te willen worden.