Zabezpečení procesu jaderné fúze a operátorů výkonového laseru

Tokamak je zařízení vytvářející toroidní magnetické pole, které se používá jako magnetická nádoba pro uchovávání vysokoteplotního plazmatu. S pomocí tokamaku se vědci pokoušejí provést kontrolovanou jadernou fúzi, jejíž zvládnutí by přineslo prakticky nevyčerpatelný a ekologicky přijatelný zdroj energie pro lidstvo. Při jaderné fúzi dochází ke sloučení atomových jader za současného uvolnění obrovského množství energie, kterou prvky potřebují na to, aby jejich základní elementy držely pohromadě. Je to stejný proces, jaký probíhá v jádrech hvězd.

Řídicí systém

Vytvořený bezpečnostní systém musí zajistit pro personál tokamaku a laboratoří Thomson scattering, aby nemohl přijít (úmyslně nebo neúmyslně) do přímého kontaktu s laserovým svazkem.

Provádí-li se experimenty při vyšším stupni, než je laser třídy 1, je nutné, aby bezpečnostní systém zajistil spolehlivé odstavení nebo blokaci laseru při vstupu do hlídaného prostoru. Řídicí systém vyhodnocuje aktuální situaci na základě sledování snímačů v inkriminovaných místnostech a na základě informace z ovládacích prvků (lokální řídicí panel, spínače, klíčové prvky). Chování systému je pak závislé nejen na aktuálních stavech a hodnotách všech snímačů, ale také na informacích o aktuálním stavu probíhajícího experimentu.

Na základě výše uvedených informací systém řídí nejen blokaci zařízení laseru, ale také zavírání clonky do místnosti tokamaku a výstražné světelné prvky před dveřmi. Zároveň systém zajišťuje lokální vizualizaci celého procesu a vzdálenou vizualizaci na operátorském pracovišti.

Výsledný řídicí systém se skládá z centrální jednotky Tecomat Foxtrot, která získává a sdružuje informace o celém procesu a pomocí nadefinovaných algoritmů se stará o řízení ochrany osob. Pro přehlednou vizualizaci procesů byl použit SCADA/HMI systém Reliance.

Pro potřeby ovládání a monitorování sledovaného prostoru byla instalována dvě operátorská pracoviště. Stavy procesů lze sledovat i v nadřazeném pracovišti, kde je nainstalován vizualizační systém Reliance.

Při vytváření vizualizačních obrazovek bylo stěžejní precizní grafické zpracování, které umožní obsluze i v rizikových situacích intuitivní a přehledné ovládání celého systému.

Výsledný systém ochrany osob byl úspěšně prezentován v portugalském městě Porto na konferenci Symposium on Fusion Technology 2010 a celý projekt byl rovněž publikován
v prestižním impaktovém časopise Fusion Engineering and Design.

Ukázky vizualizačních obrazovek

Hlavní vizualizační okno

Vizualizační okno signalizující přerušení experimentu

Vizualizační okno zobrazující aktivaci režimu TS (Thomson scattering) měření

Vyzkoušejte si SCADA/HMI systém Reliance

Vyzkoušejte si SCADA/HMI systém Reliance na několika ukázkových vizualizacích nebo si zdarma stáhněte instalátor zkušební verze do vašeho počítače.