VTT:lle ja Tampereen teknilliselle yliopistolle merkittävä rooli ITER-fuusioreaktorin huoltorobotiikan viimeistelyssä

Etelä-Ranskaan rakennettavan ITER-fuusioenergialaitoksen etäoperointijärjestelmän kehitystyö on edennyt ratkaisevaan vaiheeseen, jossa robotiikka kehitetään ja rakennetaan toimintavalmiiksi. VTT ja Tampereen teknillinen yliopisto ovat saaneet merkittävän roolin noin 40 miljoonan euron laajuisessa hankkeessa vuosina 2014 - 2021.

Ranskan Cadaracheen rakennettavan ITER-fuusioenergialaitoksen etäoperointijärjestelmän kehitystyö on edennyt vaiheeseen, jossa sen suunnitelmat tarkennetaan ja rakentaminen aloitetaan.

Laitoksen hallinnoinnista vastaava Fusion for Energy -yhteisyritys (F4E) ja innovaatio- ja tekniikka-alan yritys Assystem ovat allekirjoittaneet 4.6.2014 sopimuksen, jossa edetään vaihe vaiheelta suunnittelusta järjestelmän loppuhyväksyntään. Hankkeeseen osallistuu etäoperointitekniikan eurooppalaisia edelläkävijöitä: muun muassa Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) ja Soil Machine Dynamics Ltd (SMD) Iso-Britanniasta sekä VTT ja Tampereen teknillinen yliopisto.

Suomalaisten osuus 40 miljoonan euron laajuisesta hankkeesta arvioidaan olevan noin 15 prosenttia. Tehtävät liittyvät pääosin prototyypin toimintavarmuuden ja ohjausjärjestelmän toimintavarmuuden varmistamiseksi muun järjestelmän kanssa.

”ITER-laitoksen ja siihen sisältyvä huoltorobotiikan kehitystyö ovat haastavuudeltaan maailman mittakaavassa aivan omaa luokkaansa. Suomelle tämä on näkyvä tehtävä. Täällä kehitettyä ohjaus- ja virtuaalitekniikkaa voidaan soveltaa myös muussa teollisuudessa maailmanlaajuisesti”, toteaa liiketoiminta-alueen johtaja Jouko Suokas VTT:stä.

Tampereen teknillisen yliopiston rehtorin Markku Kivikosken mukaan hankkeeseen liittyvät tieteelliset ja tutkimukselliset osuudet ovat mielenkiintoisia ja globaalien ongelmien ratkaisun kannalta relevantteja. ”TTY:n ja VTT:n valinta yhteistyökumppaniksi osoittaa, että ne ovat huoltorobotiikan alalla maailman ehdotonta kärkeä. Tämä on myös edustava esimerkki siitä, kuinka Suomen Akatemian rahoittama huippuyksikkö pystyy tuomaan tutkimustuloksensa yhteiskunnan ja teollisuuden hyötykäyttöön.”

F4E-yhteisyrityksen johtaja, professori Henrik Bindslev toteaa: ”Sopimus on käännekohta ITERin etäoperointijärjestelmälle, koska sen myötä etenemme tuotantovaiheeseen. Olemme onnistuneet yhdistämään teollisuuden, fuusiolaboratoriot, pk-yritykset ja tutkimuskeskukset sopimukseen, jonka avulla ne voivat hyödyntää potentiaaliaan ja joka auttaa niitä edelleen etenemään alallaan.”

Mitä etäoperointi tarkoittaa?

Etäoperointijärjestelmän avulla reaktori on mahdollista huoltaa ilman fyysistä läsnäoloa huoltopisteessä. Vastaavaa teknologiaa hyödynnetään avaruuslennoilla sekä vedenalaisissa ja maanalaisissa tehtävissä. Järjestelmässä yhdistyvät robotiikka, kehittyneet teknologiset työkalut, tehokkaat tietokoneet ja virtuaalisen todellisuuden alustat.

ITER-diverttori kerää epäpuhtaudet

Kun ITER-laitos on käytössä, sen ydin osat altistuvat radioaktiivisuudelle. Siksi kaikki huolto-, tarkastus- ja korjaustoimet tehdään etäoperoinnin avulla. ITER-reaktiokammion alaosassa sijaitsee 54 diverttori-kasettia. Yksi diverttori on kooltaan 3,4 m x 1,2 m x 0,6 m ja painaa noin 10 tonnia. Tässä koneen osassa plasman erittäin korkea lämpötila vaikuttaa eniten. Diverttori-kasetti on ikään kuin valtava tuhkakuppi, johon kuuma tuhka ja epäpuhtaudet laskeutuvat.

Miten ITER-diverttorin etäoperointi toimii?

ITER-diverttorin 54 diverttori-kasettia asennetaan robotin avulla kolmen sisääntulopisteen eli portin kautta. Kun diverttorit on aika poistaa, niiden lukitukset puretaan, ne irrotetaan ITER-laitteesta, sijoitetaan kuljetussäiliöön ja kuljetetaan pois ns. hot cell -tiloihin käsiteltäväksi. Suunnitelmien mukaan osat vaihdetaan kolme kertaa ITER-laitteen käyttöiän aikana.

Diverttorin DTP2-tutkimusympäristö Tampereella

ITER-hankkeen massiivisin laite on VTT:n tutkimustiloissa Tampereella sijaitseva ’Divertor Test Platform’ eli DTP2-tutkimusympäristö, jossa testataan ja harjoitellaan ITER-reaktorin etähuoltoa. Valtavien massojen operointi millimetrien tarkkuudella ihmisen ulottumattomissa olevassa tilassa edellyttää etäohjausmenetelmien käyttöä. Koeympäristö saatiin Suomeen tiukan kilpailun kautta vuonna 2005. Keskeistä kilpailussa oli VTT:n ja Tampereen teknillisen yliopiston toisiaan täydentävä huippuosaaminen ja kokemus kansainvälisten hankkeiden johtamisessa sekä kokeellisen infran rakentamisessa ja operoinnissa.

DTP2 on kooltaan täysmittakaavainen malli fuusioreaktorin pohjaosasta, ns. divertor-alueesta. Itse testialusta on noin 20 metriä pitkä ja painaa noin 65 tonnia. Muutaman millimetrin tarkkuudella käsiteltävän reaktorikomponentin eli kasetin paino on noin 10 tonnia.

Fusion for Energy, F4E

Fusion for Energy (F4E) on Euroopan unionin vuonna 2007 perustama yhteisyritys, joka vastaa Euroopan osuudesta ITER-fuusioenergiahankkeessa. Sen tärkeimpiä tehtäviä on tehdä Euroopan teollisuuden, pk-yritysten ja tutkimuslaitosten kanssa yhteistyötä, jonka avulla kehitetään ja valmistetaan huipputeknologian komponentteja sekä suunnittelu-, huolto- ja tukipalveluja ITER-hankkeeseen. F4E tukee t&k-aloitteita Japanin kanssa allekirjoitetun laajemman lähestymistavan sopimuksen nojalla ja valmistelee demonstraatiofuusioreaktorien rakentamista. http://www.fusionforenergy.europa.eu

http://www.youtube.com/user/fusionforenergy

http://twitter.com/fusionforenergy

http://www.flickr.com/photos/fusionforenergy

ITER-fuusioreaktori

ITER-fuusioreaktorista tulee maailman suurin kokeellinen fuusioreaktori, ja sen tarkoituksena on osoittaa fuusioenergian käyttökelpoisuus. Sen odotetaan tuottavan 500 megawattia energiaa noin seitsemän minuutin ajan. Auringon ja muiden tähtien energia on lähtöisin niiden sisällä tapahtuvista fuusioreaktioista. Kun kevyet atomiytimet yhtyvät raskaammiksi, vapautuu suuri määrä energiaa. Fuusiotutkimuksella pyritään kehittämään turvallinen, rajaton ja ympäristön kannalta vastuullinen energialähde. Eurooppa vastaa lähes puolesta reaktorin rakennuskustannuksista, ja muut kansainvälisen yhteisyrityksen kuusi osapuolta (Kiina, Japani, Intia, Etelä-Korea, Venäjä ja Yhdysvallat) vastaavat yhdenvertaisin osuuksin lopusta. ITER-reaktori rakennetaan Cadaracheen, Etelä-Ranskaan.

http://www.iter.org/

Assystem on muun muassa robotiikkaan erikoistunut kansainvälinen yritys, joka on kuulunut alan keskeisiin toimijoihin yli 45 vuotta. Sillä on yli 11 000 työntekijää eri puolilla maailmaa, ja sen liiketoiminnan tulos oli 871 miljoonaa euroa vuonna 2013. Assystemin palveluksessa on noin 1 500 asiantuntijaa. Yhtiö on listautunut NYSE Euronext Paris ‑pörssiin.

Video etäoperoinnista: http://www.youtube.com/user/fusionforenergy

Lisätietoja:

VTT
Johtava tutkija Pertti Peussa
puh. 040 5015819, pertti.peussa@vtt.fi

Tampereen teknillinen yliopisto
Prof. Jouni Mattila
puh. 040 8490244, jouni.mattila@tut.fi

Fusion for Energy
Aris Apollonatos
puh. +34 93 3201833, aris.apollonatos@f4e.europa.eu

Lisätietoja VTT:stä:

Olli Ernvall
Viestintäjohtaja
puh. 040 840 0288
olli.ernvall@vtt.fi
www.vtt.fi

VTT (Teknologian tutkimuskeskus VTT) on kansainvälisesti verkottunut, moniteknologinen tutkimuskeskus, joka tuottaa asiakkailleen korkeatasoisia teknologisia ratkaisuja ja innovaatiopalveluja. VTT lisää asiakkaidensa kansainvälistä kilpailukykyä ja edistää näin yhteiskunnan kestävää kehitystä, työllisyyttä ja hyvinvointia. Joka kolmas suomalainen korkean teknologian innovaatio sisältää VTT:n osaamista. VTT:llä työskentelee 2900 eri alojen asiantuntijaa. VTT:n liikevaihto on 310 M€. VTT:n päätoimipisteet Suomessa ovat Espoossa, Tampereella, Oulussa ja Jyväskylässä.

Avainsanat: