Исследовательские группы из Юго-западного института физики (СВИП), филиала Китайской национальной ядерной корпорации (КННК), добились огромного прогресса в исследованиях и разработке технологии обработки стен для Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) -- крупного научного проекта, цель которого состоит в том, чтобы воспроизвести солнечный термоядерный синтез для производства чистой энергии.
Исследователи SWIP прошли дельта-финальную проверку проекта (Delta FDR) для дополнительного проекта постоянного электрода системы очистки светящихся разрядов (GDC). Они также выиграли тендер и заключили сделку на проектирование и производство системы боронизации и системы газоснабжения для рентгенокристаллического спектрометра (XRCS) в сотрудничестве с партнерами из China Nuclear Industry 23 Construction Company, Ltd.
Эти замечательные достижения еще больше укрепили присутствие китайских исследователей в основной технологии ИТЭР по обработке стен. Сфера их деятельности расширилась от существующей системы ГДК до обработки боронизационных стенок, что позволяет создать полную техническую цепочку от удаления примесей до предварительной обработки поверхности. Кроме того, она обеспечивает критически важную поддержку работы первой вольфрамовой стены ИТЭР.
Эти две конкретные исследовательские задачи непосредственно связаны со стратегическими конструкторскими изменениями, принятыми ИТЭР в 2023 году, которые потребовали замены материалов первых стенок с бериллиевого металла на вольфрамовый металл. Хотя вольфрам известен своей высокой термостойкостью, его примеси могут сильно загрязнять плазму.
Например, было установлено, что даже небольшое количество примесей может привести к неконтролируемому энергетическому излучению на начальном этапе чувствительного разряда. Система GDC, которая используется научным персоналом СВИП и известна как мощный пылесос для вакуумного сосуда ИТЭР, генерирует холодную плазму через светящийся разряд для бомбардировки и удаления остаточных газов и примесей, прикрепленных к стенке сосуда. Эта модель Delta FDR позволила решить проблемы, связанные с возможностью производства электродов в сложных пространственных средах, и устранить последние препятствия на пути перехода системы GDC от проектных чертежей к проектированию и производству.
Между тем, недавно получившая лицензию система боронизации действует как сложный"поверхностный лак". В нем используется метод осаждения с помощью светящегося разряда для осаждения борной пленки толщиной всего лишь 10-100 нанометров на все поверхности плазменной облицовки, что позволяет устранить опасность загрязнения, создаваемую стенками из цельного вольфрама. Эта пленка с низким содержанием бора служит физическим барьером для эффективного подавления распыления вольфрамовых примесей с высоким содержанием Z. С другой стороны, он работает так же, как губка, захватывая и поглощая такие примеси, как кислород и углерод, выходящие из стенок сосуда, предотвращая их попадание в плазменное ядро и вызывая радиационное охлаждение.
Примечательно, что эта система боронизации будет впервые использовать опыт испытаний многочисленных существующих установок токамак в применении к крупномасштабным устройствам ИТЭР. Он также совместим с будущими рабочими средами, содержащими тритий, что обеспечивает гарантированную экспериментальную эксплуатацию установки ИТЭР.
В соответствии с недавно подписанным соглашением, SWIP и China Nuclear Industry 23 Construction Company будут отвечать за детальное проектирование, производство оборудования и установку на месте, полностью демонстрируя всесторонние возможности китайских исследователей в интеграции сложных систем термоядерного синтеза.
Заместитель генерального директора организации ИТЭР Ло Делун высоко оценил скоординированное развитие ГДК и проекта боронизации. На следующем этапе китайская сторона будет строго следовать общему плану ИТЭР, завершить производство и поставку электродов GDC и внести китайскую мудрость, а также силу в международное развитие термоядерной энергии с солидным техническим опытом и выдающимися инженерными практиками.
