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Heliumkompressoren

Energie erzeugen nach dem Vorbild der Sonne

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Die Rückgewinnungsanlage sammelt das bereits zur Kühlung genutzte Helium in zehn Auffangballons mit einem Volumen von jeweils 100 m³. Anschließend sorgen vier Heliumverdichter vom Typ WP6305 Bas-Seal-HE-B für die Rückverdichtung. Die kompakten Kolbenkompressoren mit zwei Verdichtungsstufen und sechs Zylindern wurden von Sauer Compressors eigens für diese Anwendung entwickelt. Sie erzeugen bei minimalen Schall- und Vibrationsemissionen einen Enddruck von 22 bar (relativ) und einen Volumenstrom von 535 m³/h. Ein integriertes Wasserkühlsystem ermöglicht die direkte Kühlung der Zylinder und der Zylinderventile (Einzelzylinderkühlung sowie Kühlung zwischen den Stufen). Weitere Merkmale sind die einzigartige doppelte Wellenabdichtung, die gasdichten Sicherheitsventile und eine Rückführung des Gases von den Abscheidern.

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Das Rückgewinnungsmodul wird im Fusionsreaktor Iter rund vier Stunden täglich betrieben und im Normalbetrieb eine Rückverdichtungsleistung von 1 Gramm Helium pro Sekunde erreichen. Allerdings ist die Anlage darauf ausgelegt, bis zu 100 Gramm Helium pro Sekunde zu verdichten. So wird gewährleistet, dass im Falle eines Blackouts des Fusionsreaktors die gesamte Menge an Helium, welche sich zu diesem Zeitpunkt in der Anlage befindet, zurückgewonnen werden kann. Aus eben diesem Grund verfügt das Rückgewinnungssystem als einziger Anlagenbestandteil über eine eigenständige Notstromversorgung.

Die statische Leckagerate der Kompressoren liegt unter 0,1 mbar · l/s. Im Vergleich zu optimierten Luftkompressoren für die Heliumverdichtung, reduzieren sich die Verluste um den Faktor 8. Die statischen und dynamischen Leckageraten der Maschinen wurden von Sauer Compressors auf einem speziellen Heliumprüfstand unter realen Bedingungen ermittelt und testiert. Sämtliche Komponenten der Rückverdichtung inklusive der Pufferbehälter und des Filtrationssystems stammen aus einer Hand.

Hohe Gasdichtigkeit reduziert Heliumverluste

Zur Verdichtung von Leckagen im Heliumkreislauf der Anlage dient ein zusätzliches System von Sauer Compressors. Ein spezieller Heliumverdichter vom Typ Passat WP156L Bas-Seal-HE-B rückverdichtet Leckagen, die an einer dort installierten mechanischen Dichtung auftreten. Der dreistufig luftgekühlte Kolbenkompressor wird im Dauerbetrieb laufen. Er erreicht einen Enddruck von 20,5 bar (relativ) bei einem Volumenstrom von 96 m³/h. Auch dieser Kompressor hat eine Leckagerate von unter 0,1 mbar · l/s eine außergewöhnlich hohe Gasdichtigkeit.

Die Installation der gesamten Helium-Rückgewinnungsanlage wird im Laufe des Jahres 2018 abgeschlossen. Der Fusionsreaktor Iter kann die supraleitenden Magnetspulen mit minimalem Heliumverbrauch kühlen und die Betriebskosten dauerhaft niedrig halten.

Der Beitrag erschien zuerst auf dem Portal unserer Schwestermarke MM Maschinenmarkt.

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