Исследователи из Юго-Западного института физики (SWIP), дочерней компании китайской корпорации CNNC, достигли значительного прогресса в разработке технологий обработки стенок для международного термоядерного экспериментального реактора ITER, говорится в сообщении корпорации.
Исследователи SWIP успешно прошли финальную экспертизу дополнительного проекта (Delta FDR) по проектированию постоянных электродов системы газоразрядной очистки (Glow Discharge Cleaning, GDC).
Совместно с коллегами из китайской национальной корпорации по ядерному строительству (CNECC) они также выиграли тендеры и заключили контракты на проектирование и изготовление системы борирования и системы газоснабжения для рентгеновского кристаллического спектрометра (XRCS).
Эти результаты ещё больше укрепили влияние китайских исследователей в области базовых технологий обработки стенок ITER.
Сфера их деятельности расширилась от существующей системы GDC до технологии борирования, что позволило сформировать полную технологическую цепочку – от удаления примесей до предварительной обработки поверхности и обеспечить ключевую поддержку работы полностью вольфрамового дивертора ITER.
Эти две конкретные исследовательские задачи напрямую связаны со стратегическим изменением конструкции, принятым организацией ITER в 2023 году, которое предусматривает замену материала первой стенки с бериллия на вольфрам.
Хотя вольфрам известен своей высокой температурной стойкостью, его примеси могут сильно загрязнять плазму. Например, исследования показали, что даже небольшое количество примесей на этапе запуска разряда может привести к неконтролируемому энергетическому излучению.
Система GDC, разработанная исследователями SWIP, известна как «мощный пылесос» вакуумной камеры ITER.
Она генерирует холодную плазму с помощью тлеющего разряда, которая бомбардирует и удаляет остаточные газы и примеси, прилипшие к поверхности стенок.
Данная экспертиза Delta FDR решила проблему осуществимости изготовления электродов в условиях сложного пространственного окружения, устранив последнее препятствие на пути перехода системы GDC от чертежей к производству.
В то же время система борирования выступает в качестве прецизионного покрытийного аппарата.
Она использует технологию нанесения с помощью тлеющего разряда для осаждения слоя бора толщиной от 10 до 100 нанометров на все поверхности, обращённые к плазме, что позволяет снизить риск загрязнения от вольфрамовых стенок.
Борная плёнка с низким Z (атомный номер) служит как физическим барьером, эффективно подавляя распыление и выделение примесей вольфрама с высоким Z, так и, подобно губке, захватывает и поглощает такие примеси, как кислород и углерод, выделяющиеся со стенок, предотвращая их попадание в ядро плазмы и вызывающее радиационное охлаждение.
Стоит отметить, что данная система борирования будет впервые применяться на такой крупной установке, как ITER, с учётом опыта испытаний на нескольких существующих токамаках.
Она также совместима с будущими условиями эксплуатации с тритием, что обеспечивает проведение экспериментов на ITER.
Согласно новым контрактам, SWIP и CNECC будут отвечать за детальное проектирование, изготовление оборудования и монтаж на площадке, что в полной мере демонстрирует комплексные возможности китайских исследователей по интеграции сложных инженерных систем термоядерного синтеза.
Заместитель генерального директора ITER Ло Делун высоко оценил скоординированное продвижение проектов GDC и борирования.
На следующем этапе китайская сторона будет строго следовать общему графику ITER и завершит производство и поставку электродов GDC.