Китайская команда добилась полной технологической цепочки в области обработки стенок крупнейшего в мире «искусственного солнца»

На днях команда Юго-Западного института физики Китайской национальной ядерной корпорации (CNNC) добилась важных успехов в области технологий обработки стенок международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР): она успешно прошла финальную экспертизу дополнительного проекта (Delta FDR) системы очистки тлеющим разрядом (GDC) с постоянными электродами, а также, возглавив консорциум совместно с CNNC-23, выиграла тендер и подписала во Франции контракт на проектирование и изготовление системы борирования и системы газоснабжения рентгеновского кристаллического спектрометра (XRCS). Это знаменует новое расширение компетенций китайской команды в области ключевых технологий обработки стенок ИТЭР: сфера деятельности расширилась от очистки тлеющим разрядом до борирования стенок, что обеспечило полную технологическую цепочку от удаления примесей до предварительной обработки поверхности и создаст ключевую основу для эксплуатации первой стенки из чистого вольфрама на ИТЭР.

Обе задачи напрямую связаны со стратегическим проектным изменением, принятым ИТЭР в 2023 году, — заменой первой стенки с металлического бериллия на металлический вольфрам. Вольфрам, хотя и устойчив к высоким температурам, выделяет примеси, которые серьёзно загрязняют плазму; особенно на чувствительной стадии запуска разряда даже ничтожные примеси могут привести к неконтролируемым потерям энергии на излучение. Как «мощный пылесос» внутри вакуумной камеры ИТЭР, система GDC, за которую отвечает китайская команда, генерирует холодную плазму посредством тлеющего разряда, которая бомбардирует и удаляет остаточные газы и примеси, адсорбированные на стенках. Специальная экспертиза Delta FDR позволила решить проблему технологичности изготовления электродов в сложном пространстве, устранив последнее препятствие на пути системы GDC от чертежей к промышленному производству.

В то же время новая выигранная тендер система борирования выполняет роль прецизионного «специалиста по нанесению покрытий». Для устранения риска примесей, связанного с полностью вольфрамовой стенкой, данная система с помощью осаждения, активируемого тлеющим разрядом, наносит на все поверхности, обращённые к плазме, борное покрытие толщиной всего 10–100 нанометров. Это борное покрытие с низким атомным номером, с одной стороны, служит физическим барьером, эффективно подавляя распыление примесей вольфрама с высоким атомным номером, а с другой — действует как губка, эффективно захватывая и «впитывая» примеси кислорода, углерода и другие, выходящие со стенок, предотвращая их попадание в ядро плазмы и вызывающее радиационное охлаждение. Стоит отметить, что конструкция этой системы борирования будет основана на опыте испытаний на нескольких существующих токамаках и впервые применена на крупномасштабной установке ИТЭР, а также будет совместима с будущей средой эксплуатации с тритием, что обеспечит поддержку экспериментальной эксплуатации ИТЭР.

Согласно условиям контракта, консорциум выполнит полный цикл задач — от детального проектирования, изготовления оборудования до монтажа на площадке, что в полной мере демонстрирует комплексные возможности китайской команды в системной интеграции сложных термоядерных инженерных объектов.

Заместитель генерального директора организации ИТЭР Ло Дэлун в ходе общения с китайской командой высоко оценил скоординированное продвижение проектов GDC и борирования. На следующем этапе китайская команда будет строго следовать общему плану ИТЭР, качественно выполнит изготовление и поставку электродов GDC и достигнет целевых показателей новых контрактных этапов, внося китайскую мудрость и китайскую силу в развитие международной термоядерной энергетики на основе надёжных технологий и выдающейся инженерной практики.