ИТЭР: планы на год
ТЕХНОЛОГИИ / #2_2022
Текст: Надежда ФЕТИСОВА / Фото: Iter.org, Росатом
2022 год обещает быть насыщенным для России в плане работ для проекта ИТЭР: ожидаются несколько крупных поставок и завершение изготовления одного из испытательных стендов. «Атомный эксперт» ознакомился с графиком событий и разобрался, для чего нужны все эти системы.
Катушка полоидального поля
Событие: отгрузка катушки полоидального поля PF1 из Петербурга во Францию — май 2022 года.
Описание: катушка PF1 будет располагаться снаружи тороидальной магнитной системы ИТЭР и обеспечивать полоидальное магнитное поле, необходимое для создания плазмы, поддержания в ней тока и управления положением и формой плазмы.
Катушка — сложное изделие; его основа — восемь сверхпроводящих двухслойных двухзаходных галет. Для каждого из 16 кабелей катушки PF1 использовался изготовленный ранее в России (на предприятиях АО «ТВЭЛ», АО «ЧМЗ», АО «ВНИИНМ», АО «ВНИИКП») ниобий-титановый сверхпроводник, обладающий сверхпроводящими свойствами при сверхнизких температурах (около 4 К).
Россия поставляет одну из шести катушек полоидального поля. Остальные пять — ответственность Евросоюза. Четыре катушки (PF2 — PF5) настолько негабаритны, что их изготавливают и тестируют прямо на площадке ИТЭР. Катушку PF6 европейцы заказали Китаю.
Катушка PF1 будет устанавливаться последней. Это одна из двух катушек, изготавливаемых не на площадке ИТЭР.
Изготовители: важнейшие технологии и оборудование для катушки разработаны в АО «НИИЭФА». Сама катушка строится на Средне-Невском судостроительном заводе в Петербурге.
Описание: катушка PF1 будет располагаться снаружи тороидальной магнитной системы ИТЭР и обеспечивать полоидальное магнитное поле, необходимое для создания плазмы, поддержания в ней тока и управления положением и формой плазмы.
Катушка — сложное изделие; его основа — восемь сверхпроводящих двухслойных двухзаходных галет. Для каждого из 16 кабелей катушки PF1 использовался изготовленный ранее в России (на предприятиях АО «ТВЭЛ», АО «ЧМЗ», АО «ВНИИНМ», АО «ВНИИКП») ниобий-титановый сверхпроводник, обладающий сверхпроводящими свойствами при сверхнизких температурах (около 4 К).
Россия поставляет одну из шести катушек полоидального поля. Остальные пять — ответственность Евросоюза. Четыре катушки (PF2 — PF5) настолько негабаритны, что их изготавливают и тестируют прямо на площадке ИТЭР. Катушку PF6 европейцы заказали Китаю.
Катушка PF1 будет устанавливаться последней. Это одна из двух катушек, изготавливаемых не на площадке ИТЭР.
Изготовители: важнейшие технологии и оборудование для катушки разработаны в АО «НИИЭФА». Сама катушка строится на Средне-Невском судостроительном заводе в Петербурге.
9 метров
диаметр катушки
200 тонн
масса катушки
16 кабелей
из ниобий-титанового сверхпроводника в основе
Комментарий эксперта
Заместитель директора ЧУ «ИТЭР-Центр» Леонид ХИМЧЕНКО:
— Для чего нужны катушки полоидального поля? Если внешнее тороидальное поле вместе с собственным полоидальным полем тока образуют так называемое вращательное преобразование, которое является основой для удержания плазмы, то поле полоидальных катушек растягивает плазменный шнур в вертикальном направлении и создает диверторную конфигурацию, улучшая при этом параметры плазмы. Интересный факт: внутри реактора температура, как известно, будет в 10 раз выше, чем на Солнце, а в катушках — то есть буквально в паре метров от сердца реактора — самая низкая в Солнечной системе, около 4 К.
Катушка полоидального поля — объект уникальный и очень важный для функционирования реактора. С тороидальными катушками проще: все 18 таких катушек — однотипные, то есть достаточно «обкатать» технологию производства на одной и сделать остальные 17 точно такими же.
С нашей, полоидальной, так не выйдет. Мы просто не имеем права на ошибку. Поэтому к катушке предъявляются высочайшие требования по качеству со стороны принимающей стороны. В спецификации обозначены жесткие параметры: по току, по стойкости сверхпроводника, по электрической изоляции и качеству компаунда и так далее. А размерная погрешность при изготовлении такого гигантского изделия не должна превышать 1 мм.
У НИИЭФА уже есть успешный опыт изготовления похожих катушек для российских токамаков — конечно, меньшего размера, но в данном случае размер не так важен.
Катушка для ИТЭР разрабатывалась и изготавливалась с 2014 года, то есть около восьми лет. Очень много времени ушло на испытания сверхпроводников: необходимо было убедиться, что они способны выдержать параметры, заданные в спецификации. Затем была создана и утверждена в ИТЭР 3D-модель катушки. И только потом начались изготовление ее частей и сборка. Каждая ключевая операция контролировалась специалистами ИТЭР. Сейчас успешно проведены практически все ключевые испытания изделия, кроме высоковольтных — они будут проводиться перед отправкой, в присутствии экспертов ИТЭР.
— Для чего нужны катушки полоидального поля? Если внешнее тороидальное поле вместе с собственным полоидальным полем тока образуют так называемое вращательное преобразование, которое является основой для удержания плазмы, то поле полоидальных катушек растягивает плазменный шнур в вертикальном направлении и создает диверторную конфигурацию, улучшая при этом параметры плазмы. Интересный факт: внутри реактора температура, как известно, будет в 10 раз выше, чем на Солнце, а в катушках — то есть буквально в паре метров от сердца реактора — самая низкая в Солнечной системе, около 4 К.
Катушка полоидального поля — объект уникальный и очень важный для функционирования реактора. С тороидальными катушками проще: все 18 таких катушек — однотипные, то есть достаточно «обкатать» технологию производства на одной и сделать остальные 17 точно такими же.
С нашей, полоидальной, так не выйдет. Мы просто не имеем права на ошибку. Поэтому к катушке предъявляются высочайшие требования по качеству со стороны принимающей стороны. В спецификации обозначены жесткие параметры: по току, по стойкости сверхпроводника, по электрической изоляции и качеству компаунда и так далее. А размерная погрешность при изготовлении такого гигантского изделия не должна превышать 1 мм.
У НИИЭФА уже есть успешный опыт изготовления похожих катушек для российских токамаков — конечно, меньшего размера, но в данном случае размер не так важен.
Катушка для ИТЭР разрабатывалась и изготавливалась с 2014 года, то есть около восьми лет. Очень много времени ушло на испытания сверхпроводников: необходимо было убедиться, что они способны выдержать параметры, заданные в спецификации. Затем была создана и утверждена в ИТЭР 3D-модель катушки. И только потом начались изготовление ее частей и сборка. Каждая ключевая операция контролировалась специалистами ИТЭР. Сейчас успешно проведены практически все ключевые испытания изделия, кроме высоковольтных — они будут проводиться перед отправкой, в присутствии экспертов ИТЭР.
Гиротроны
Событие: поставка первых четырех гиротронов на площадку сооружения ИТЭР — сентябрь 2022 года.
Описание: гиротрон — это мощный высокочастотный вакуумный генератор излучения.
В реакторе ИТЭР несколько систем так называемого дополнительного нагрева: ионно-циклотронный нагрев, нагрев нейтральными частицами и электронно-циклотронный нагрев, который и обеспечивается гиротронами.
Для каждого токамака подбирается своя резонансная частота гиротронов, зависящая от магнитного поля, которая должна находиться на определенном радиусе плазмы, именно на ней будет происходить максимальный (резонансный) нагрев электронов. Система электронно-циклотронного нагрева с гиротронами — одна из ключевых в ИТЭР.
В проекте ИТЭР предусмотрены 24 гиротронных комплекса. Это сложные установки: помимо самого гиротрона, необходимы также источники питания, системы охлаждения, защиты и управления. Россия поставляет треть гиротронов для ИТЭР, то есть восемь систем. Остальные поставщики гиротронов — Европа, Япония и Индия.
Изготовители: разработка и научное руководство — Институт прикладной физики РАН; непосредственное производство — "ГИКОМ" (Нижний Новгород).
Описание: гиротрон — это мощный высокочастотный вакуумный генератор излучения.
В реакторе ИТЭР несколько систем так называемого дополнительного нагрева: ионно-циклотронный нагрев, нагрев нейтральными частицами и электронно-циклотронный нагрев, который и обеспечивается гиротронами.
Для каждого токамака подбирается своя резонансная частота гиротронов, зависящая от магнитного поля, которая должна находиться на определенном радиусе плазмы, именно на ней будет происходить максимальный (резонансный) нагрев электронов. Система электронно-циклотронного нагрева с гиротронами — одна из ключевых в ИТЭР.
В проекте ИТЭР предусмотрены 24 гиротронных комплекса. Это сложные установки: помимо самого гиротрона, необходимы также источники питания, системы охлаждения, защиты и управления. Россия поставляет треть гиротронов для ИТЭР, то есть восемь систем. Остальные поставщики гиротронов — Европа, Япония и Индия.
Изготовители: разработка и научное руководство — Институт прикладной физики РАН; непосредственное производство — "ГИКОМ" (Нижний Новгород).
1 МВт
выходная мощность гиротрона ИТЭР
170 ГГц
частота излучения, с погрешностью не более 0,3 ГГц
> 50%
КПД устройства
Комментарий эксперта
Руководитель проекта — ведущий научный сотрудник ЧУ «ИТЭР-Центр» Александр УСТИНОВ:
— Гиротрон работает в собственном магнитном поле и не терпит внешних полей, а токамак, как известно, — очень насыщенная магнитная система. Поэтому для гиротронов было спроектировано специальное здание. Там располагаются высоковольтный источник, необходимый для работы этих приборов, некоторые вспомогательные системы и собственно гиротроны.
Задач у гиротронов несколько. Во-первых, это главная система, обеспечивающая пробой и инициацию плазмы. Во-вторых, после того как плазма немного нагреется, гиротроны подогреют ее до нужной температуры. В-третьих, электронная циклотронная мощность очень хороша для возбуждения токов по тороидальному обходу, которые нужны для создания устойчивой конфигурации плазмы.
Кроме того, в плазме при некоторых порогах мощности могут возникать островки неустойчивости, очень опасные для взаимодействия с первой стенкой. Так вот, гиротроны могут работать в импульсном режиме и подавлять возникающие неустойчивости.
Сейчас в России изготовлены шесть из восьми запланированных гиротронов, пять прошли заводские испытания. Мы могли бы отправить их во Францию и раньше, но не была готова сама площадка — поэтому первая поставка состоится только этой осенью.
Можно с уверенностью говорить о том, что Россия — мировой лидер в области изготовления гиротронов. У наших приборов превосходные параметры: великолепная надежность, очень высокий КПД, колоссальный ресурс: для ИТЭР — порядка 1000 секунд при надежности 95%.
Образец, разработанный специально для ИТЭР, оказался удивительно востребованным. Производитель — «ГИКОМ» — взаимодействует с Китаем, Кореей, Индией, Японией.
Гиротрон — прибор широкого назначения, позволяющий решать не только научные, но и прикладные задачи. Институт прикладной физики разработал целую линейку этих приборов, которые находят технологическое применение: для обработки материалов, поверхностей, спекания керамик.
— Гиротрон работает в собственном магнитном поле и не терпит внешних полей, а токамак, как известно, — очень насыщенная магнитная система. Поэтому для гиротронов было спроектировано специальное здание. Там располагаются высоковольтный источник, необходимый для работы этих приборов, некоторые вспомогательные системы и собственно гиротроны.
Задач у гиротронов несколько. Во-первых, это главная система, обеспечивающая пробой и инициацию плазмы. Во-вторых, после того как плазма немного нагреется, гиротроны подогреют ее до нужной температуры. В-третьих, электронная циклотронная мощность очень хороша для возбуждения токов по тороидальному обходу, которые нужны для создания устойчивой конфигурации плазмы.
Кроме того, в плазме при некоторых порогах мощности могут возникать островки неустойчивости, очень опасные для взаимодействия с первой стенкой. Так вот, гиротроны могут работать в импульсном режиме и подавлять возникающие неустойчивости.
Сейчас в России изготовлены шесть из восьми запланированных гиротронов, пять прошли заводские испытания. Мы могли бы отправить их во Францию и раньше, но не была готова сама площадка — поэтому первая поставка состоится только этой осенью.
Можно с уверенностью говорить о том, что Россия — мировой лидер в области изготовления гиротронов. У наших приборов превосходные параметры: великолепная надежность, очень высокий КПД, колоссальный ресурс: для ИТЭР — порядка 1000 секунд при надежности 95%.
Образец, разработанный специально для ИТЭР, оказался удивительно востребованным. Производитель — «ГИКОМ» — взаимодействует с Китаем, Кореей, Индией, Японией.
Гиротрон — прибор широкого назначения, позволяющий решать не только научные, но и прикладные задачи. Институт прикладной физики разработал целую линейку этих приборов, которые находят технологическое применение: для обработки материалов, поверхностей, спекания керамик.
Пьедесталы соединителей модулей бланкета
Событие: отправка последней партии пьедесталов электрических соединителей модулей бланкета — ноябрь-декабрь 2022 года.
Описание: биметаллические пьедесталы электрических соединителей модулей бланкета входят в состав внутрикамерных компонентов системы бланкета ИТЭР.
В дальнейшем, при сборке реактора, на пьедесталы будут установлены электрические соединители модулей бланкета (их тоже изготавливает Россия). Электросоединители предназначены для замыкания токов, наведенных в модулях бланкета во время срывов плазмы на стенку вакуумного корпуса реактора.
Задача соединителей — зафиксировать модули бланкета от перемещений в радиальном, полоидальном и тороидальном направлениях.
Пьедесталы необходимо приварить к вакуумной камере реактора до получения первой плазмы.
Изготовители: АО «НИКИЭТ» (Росатом), АО «Композит» (Роскосмос).
Описание: биметаллические пьедесталы электрических соединителей модулей бланкета входят в состав внутрикамерных компонентов системы бланкета ИТЭР.
В дальнейшем, при сборке реактора, на пьедесталы будут установлены электрические соединители модулей бланкета (их тоже изготавливает Россия). Электросоединители предназначены для замыкания токов, наведенных в модулях бланкета во время срывов плазмы на стенку вакуумного корпуса реактора.
Задача соединителей — зафиксировать модули бланкета от перемещений в радиальном, полоидальном и тороидальном направлениях.
Пьедесталы необходимо приварить к вакуумной камере реактора до получения первой плазмы.
Изготовители: АО «НИКИЭТ» (Росатом), АО «Композит» (Роскосмос).
1 052
пьедестала изготовила Россия
8 000 страниц
общий объем документации к изделиям
Комментарий эксперта
Руководитель проекта соединителей модулей бланкета и панелей первой стенки ЧУ «ИТЭР-Центр» Антон ПУТРИК:
— Для АО «НИКИЭТ» (организации, ответственной за изготовление всех соединителей модулей бланкета) это был первый опыт создания изделий для ИТЭР.
Весь процесс производства занял чуть больше трех лет и состоял из четырех фаз. Первая — подготовка и утверждение документов. Вторая — закупка материалов. Третья — изготовление. Четвертая — приемочные испытания.
Каждый этап производства был адаптирован к требованиям ИТЭР. Общий объем утвержденной документации (включая чертежи, процедуры, описание процессов изготовления, отчеты) — порядка 8 тыс. страниц.
Каждая фаза производства была непростой. Например, заготовки для пьедесталов изготавливаются из хромциркониевой бронзы (верх) и нержавеющей стали (низ). У ИТЭР особые требования к составу материала, изготовить нужные материалы может далеко не каждое предприятие.
Для изготовления заготовок пьедесталов методом горячего изостатического прессования потребовалось участие АО «Композит». Следует отметить высокое качество совместной работы АО «НИКИЭТ» и АО «Композит»: 99,99% заготовок были признаны годными для производства пьедесталов.
Успешно проведенные приемочные испытания всех пьедесталов, изготовленных в соответствии с высочайшими стандартами качества ИТЭР, —предмет особой гордости для АО «НИКИЭТ» и АО «Композит». Это создаст организациям репутацию и укрепит их позиции на мировом рынке высокотехнологичного оборудования.
— Для АО «НИКИЭТ» (организации, ответственной за изготовление всех соединителей модулей бланкета) это был первый опыт создания изделий для ИТЭР.
Весь процесс производства занял чуть больше трех лет и состоял из четырех фаз. Первая — подготовка и утверждение документов. Вторая — закупка материалов. Третья — изготовление. Четвертая — приемочные испытания.
Каждый этап производства был адаптирован к требованиям ИТЭР. Общий объем утвержденной документации (включая чертежи, процедуры, описание процессов изготовления, отчеты) — порядка 8 тыс. страниц.
Каждая фаза производства была непростой. Например, заготовки для пьедесталов изготавливаются из хромциркониевой бронзы (верх) и нержавеющей стали (низ). У ИТЭР особые требования к составу материала, изготовить нужные материалы может далеко не каждое предприятие.
Для изготовления заготовок пьедесталов методом горячего изостатического прессования потребовалось участие АО «Композит». Следует отметить высокое качество совместной работы АО «НИКИЭТ» и АО «Композит»: 99,99% заготовок были признаны годными для производства пьедесталов.
Успешно проведенные приемочные испытания всех пьедесталов, изготовленных в соответствии с высочайшими стандартами качества ИТЭР, —предмет особой гордости для АО «НИКИЭТ» и АО «Композит». Это создаст организациям репутацию и укрепит их позиции на мировом рынке высокотехнологичного оборудования.
Стенды для испытаний порт-плагов
Событие: изготовление первого стенда, ноябрь-декабрь 2022 года.
Описание: порт-плаги — это модули, позволяющие разместить системы для диагностики параметров плазмы внутри реактора, защищающие оборудование от потока нейтронов и снижающие радиационный фон в зонах, требующих доступа специалистов.
Такие системы будут установлены по всему периметру вакуумной камеры токамака. Всего будет установлено 40 порт-плагов, четыре из них изготовит Россия.
Порт-плаги — сложные и дорогие устройства, они должны работать надежно. Поэтому перед установкой в реактор они пройдут проверку на испытательных стендах: вакуумные, тепловые и функциональные испытания в условиях, приближенных к условиям работы реактора ИТЭР. Россия должна изготовить и поставить до 2026 года все четыре стенда, первый — уже в следующем году.
Изготовители: порт-плагов — Институт ядерной физики СО РАН; испытательных стендов — "НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения»" (Брянск).
Описание: порт-плаги — это модули, позволяющие разместить системы для диагностики параметров плазмы внутри реактора, защищающие оборудование от потока нейтронов и снижающие радиационный фон в зонах, требующих доступа специалистов.
Такие системы будут установлены по всему периметру вакуумной камеры токамака. Всего будет установлено 40 порт-плагов, четыре из них изготовит Россия.
Порт-плаги — сложные и дорогие устройства, они должны работать надежно. Поэтому перед установкой в реактор они пройдут проверку на испытательных стендах: вакуумные, тепловые и функциональные испытания в условиях, приближенных к условиям работы реактора ИТЭР. Россия должна изготовить и поставить до 2026 года все четыре стенда, первый — уже в следующем году.
Изготовители: порт-плагов — Институт ядерной физики СО РАН; испытательных стендов — "НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения»" (Брянск).
25–45 тонн
вес одного порт-плага
10–6 Па
давление в вакуумной камере испытательного стенда
3,5 метра
диаметр испытательного стенда
Комментарий эксперта
Руководитель проекта испытательных стендов порт-плагов ЧУ «ИТЭР-Центр» Юрий РУМЯНЦЕВ:
— Работы по изготовлению стендов ведутся с 2011 года. Предварительно было изготовлено несколько макетов для отработки самых сложных технологических процессов.
Стенд — уникальное устройство, аналогов в мире нет. Он состоит из нескольких систем. Главный элемент — камера с глубоким вакуумом; кроме того, в нем предусмотрены системы погрузки и выгрузки порт-плагов, нагрева, вакуумирования, контроля и измерений, электрическая. На стенде проводятся разные виды испытаний, например, порт-плаги нагреваются до 240 °C в три цикла, проверяются на герметичность, определяется газовыделение из этих устройств. Также проводятся функциональные испытания — они индивидуальны для каждого устройства и зависят от приборов, отвечающих за работу с плазмой.
Стенды будут размещены в отдельном здании недалеко от главного. Мы должны поставить стенды на площадку ИТЭР в блоках, а на площадке их установят и состыкуют. Например, блоки системы нагрева очень большие — 12 метров в длину. Они должны быть полностью укомплектованы всем необходимым оборудованием (насосы, клапаны и так далее) и испытаны перед отправкой.
Все 40 порт-плагов пройдут проверку на наших стендах. Каждая проверка в среднем занимает пять месяцев. Испытания будут идти параллельно на всех четырех стендах.
— Работы по изготовлению стендов ведутся с 2011 года. Предварительно было изготовлено несколько макетов для отработки самых сложных технологических процессов.
Стенд — уникальное устройство, аналогов в мире нет. Он состоит из нескольких систем. Главный элемент — камера с глубоким вакуумом; кроме того, в нем предусмотрены системы погрузки и выгрузки порт-плагов, нагрева, вакуумирования, контроля и измерений, электрическая. На стенде проводятся разные виды испытаний, например, порт-плаги нагреваются до 240 °C в три цикла, проверяются на герметичность, определяется газовыделение из этих устройств. Также проводятся функциональные испытания — они индивидуальны для каждого устройства и зависят от приборов, отвечающих за работу с плазмой.
Стенды будут размещены в отдельном здании недалеко от главного. Мы должны поставить стенды на площадку ИТЭР в блоках, а на площадке их установят и состыкуют. Например, блоки системы нагрева очень большие — 12 метров в длину. Они должны быть полностью укомплектованы всем необходимым оборудованием (насосы, клапаны и так далее) и испытаны перед отправкой.
Все 40 порт-плагов пройдут проверку на наших стендах. Каждая проверка в среднем занимает пять месяцев. Испытания будут идти параллельно на всех четырех стендах.
Комментарий эксперта
Анатолий КРАСИЛЬНИКОВ
Глава ЧУ «ИТЭР-Центр»
— Сейчас главная задача всех домашних агентств ИТЭР — обеспечить поставку оборудования, дабы не задержать выход проекта на первую плазму.
Какие системы, необходимые для первой плазмы, изготавливает Россия? Во-первых, мы ответственны за все верхние патрубки. В кооперации задействованы НИИЭФА им. Д. В. Ефремова (разработчик и координатор работ) и завод MAN в Германии. Пока работы идут четко по графику.
Вторая крупная система — катушка PF1, самая верхняя из полоидальных. Отправка на площадку ожидается в мае этого года. С учетом сроков монтажа установки мы существенно опережаем график.
Третья важная позиция — шинопроводы, коммутирующая аппаратура, коммутаторы, размыкатели, резисторы — огромный ассортимент.
Международная организация ИТЭР ведет монтаж «с колес»: как только приходит автотранспорт с нашим грузом, начинается его установка. Учитывая пандемийные ограничения, логистика не самая простая. Тем не менее мы плотно взаимодействуем с европейскими коллегами — за прошедший год, например, отправили восемь караванов, 40 машин. В этом году планируем примерно такой же объем поставок.
Это три крупнейшие позиции, за которые Россия отвечает при монтаже установки. Кроме того, до первой плазмы запланированы поставки порт-плагов, диагностических систем. Здесь мы тоже идем более-менее по графику; к сожалению, из-за сложностей с поставками от партнеров (в частности, из США и Кореи) иногда случаются задержки, но критичного отставания нет. Все гиротроны, нужные к первой плазме, мы уже изготовили.
Пандемия, конечно, усложнила нам жизнь, но и заставила искать новые решения: например, очень много приемок сейчас проходит в онлайн-формате, регулярные заседания ИТЭР тоже ведутся дистанционно. Более того, в прошлом году ЧУ «ИТЭР-Центр» запустил проект по созданию инфраструктуры для проведения дистанционных экспериментов. В большинстве российских научных организаций, занимающихся термоядерной тематикой, создаются системы пультовых, которые позволят ученым нашей страны взаимодействовать друг с другом и с зарубежными коллегами.
Благодаря проекту ИТЭР мы выстроили в России технологическую платформу, необходимую для создания национальной термоядерной энергетики. Напомню, Россия изготавливает для ИТЭР 25 различных систем: диагностические, компоненты вакуумной камеры, электромагнитной системы и так далее. Мы изготавливаем 40 % первой стенки — самые энергонапряженные элементы, а также стенд для их испытаний. В этой работе задействованы крупнейшие научные центры и промышленные предприятия страны: НИИЭФА им. Д. В. Ефремова, НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля, Институт прикладной физики, Физико-технический институт РАН, Институт ядерной физики РАН, «ТРИНИТИ», Курчатовский институт и другие.
По нашим подсчетам, в России благодаря проекту ИТЭР созданы 64 центра технологического роста: технологические линии на заводах, научно-исследовательские и научно-технологические стенды в научных центрах и так далее. И все эти структуры не прекратят работу после того, как мы выполним все свои обязательства перед ИТЭР, они продолжат развиваться.
Проект ИТЭР — это локомотив, требующий создания таких технологий, приборов и оборудования, которых раньше не существовало. Принято говорить: «Работа выполнена на мировом уровне», — а здесь мировой уровень формируется теми работами, которые мы выполняем.
Можно привести много ярких примеров. Например, для первой стенки мы изготавливаем модули из бериллия; на них «смотрит» плазма температурой 300 млн °C, они испытывают сильнейшее нейтронное излучение. Или, скажем, алмазные детекторы — на базе этих разработок ЧУ «ИТЭР-Центр» по заказу Росатома создало дозиметры, востребованные для лучевой терапии в Обнинском МРНЦ им. А. Ф. Цыба. Или российские гиротроны — они признаны лучшими в мире и даже превышают по некоторым характеристикам высочайшие требования, заложенные ИТЭР в спецификации.
Одна из диагностических систем, разработанных Россией для ИТЭР, — активная спектроскопия. Она состоит из нескольких зеркал: первое «смотрит» на плазму и направляет ее излучение на второе зеркало, второе — на третье, третье — в спектрометр. Первое зеркало принимает на себя потоки тепла, нейтронов, гамма-квантов, как и вся первая стенка. Его изготовило из монокристаллического молибдена НПО «Луч» ГК «Росатом».
В спектрометрах, которые мы применяем, используются оптические волокна повышенной радиационной стойкости — они могут работать в условиях нейтронных и гамма-полей. Для диагностики создаются уникальные оптические приборы, в которых применяются голографические решетки. Для томсоновского рассеивания созданы компактные сверхмощные лазеры — таких раньше в мире не было. И так далее, и так далее.
Все эти уникальные технологические решения, несомненно, найдут применение не только в атомной, но и в других отраслях — например, космической. А самое главное, в России есть люди (в основном, молодые), которые это создали и умеют с этим работать. То есть формируется колоссальный кадровый и научный потенциал страны — молодежь, которая будет востребована в передовых областях науки и техники.
Какие системы, необходимые для первой плазмы, изготавливает Россия? Во-первых, мы ответственны за все верхние патрубки. В кооперации задействованы НИИЭФА им. Д. В. Ефремова (разработчик и координатор работ) и завод MAN в Германии. Пока работы идут четко по графику.
Вторая крупная система — катушка PF1, самая верхняя из полоидальных. Отправка на площадку ожидается в мае этого года. С учетом сроков монтажа установки мы существенно опережаем график.
Третья важная позиция — шинопроводы, коммутирующая аппаратура, коммутаторы, размыкатели, резисторы — огромный ассортимент.
Международная организация ИТЭР ведет монтаж «с колес»: как только приходит автотранспорт с нашим грузом, начинается его установка. Учитывая пандемийные ограничения, логистика не самая простая. Тем не менее мы плотно взаимодействуем с европейскими коллегами — за прошедший год, например, отправили восемь караванов, 40 машин. В этом году планируем примерно такой же объем поставок.
Это три крупнейшие позиции, за которые Россия отвечает при монтаже установки. Кроме того, до первой плазмы запланированы поставки порт-плагов, диагностических систем. Здесь мы тоже идем более-менее по графику; к сожалению, из-за сложностей с поставками от партнеров (в частности, из США и Кореи) иногда случаются задержки, но критичного отставания нет. Все гиротроны, нужные к первой плазме, мы уже изготовили.
Пандемия, конечно, усложнила нам жизнь, но и заставила искать новые решения: например, очень много приемок сейчас проходит в онлайн-формате, регулярные заседания ИТЭР тоже ведутся дистанционно. Более того, в прошлом году ЧУ «ИТЭР-Центр» запустил проект по созданию инфраструктуры для проведения дистанционных экспериментов. В большинстве российских научных организаций, занимающихся термоядерной тематикой, создаются системы пультовых, которые позволят ученым нашей страны взаимодействовать друг с другом и с зарубежными коллегами.
Благодаря проекту ИТЭР мы выстроили в России технологическую платформу, необходимую для создания национальной термоядерной энергетики. Напомню, Россия изготавливает для ИТЭР 25 различных систем: диагностические, компоненты вакуумной камеры, электромагнитной системы и так далее. Мы изготавливаем 40 % первой стенки — самые энергонапряженные элементы, а также стенд для их испытаний. В этой работе задействованы крупнейшие научные центры и промышленные предприятия страны: НИИЭФА им. Д. В. Ефремова, НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля, Институт прикладной физики, Физико-технический институт РАН, Институт ядерной физики РАН, «ТРИНИТИ», Курчатовский институт и другие.
По нашим подсчетам, в России благодаря проекту ИТЭР созданы 64 центра технологического роста: технологические линии на заводах, научно-исследовательские и научно-технологические стенды в научных центрах и так далее. И все эти структуры не прекратят работу после того, как мы выполним все свои обязательства перед ИТЭР, они продолжат развиваться.
Проект ИТЭР — это локомотив, требующий создания таких технологий, приборов и оборудования, которых раньше не существовало. Принято говорить: «Работа выполнена на мировом уровне», — а здесь мировой уровень формируется теми работами, которые мы выполняем.
Можно привести много ярких примеров. Например, для первой стенки мы изготавливаем модули из бериллия; на них «смотрит» плазма температурой 300 млн °C, они испытывают сильнейшее нейтронное излучение. Или, скажем, алмазные детекторы — на базе этих разработок ЧУ «ИТЭР-Центр» по заказу Росатома создало дозиметры, востребованные для лучевой терапии в Обнинском МРНЦ им. А. Ф. Цыба. Или российские гиротроны — они признаны лучшими в мире и даже превышают по некоторым характеристикам высочайшие требования, заложенные ИТЭР в спецификации.
Одна из диагностических систем, разработанных Россией для ИТЭР, — активная спектроскопия. Она состоит из нескольких зеркал: первое «смотрит» на плазму и направляет ее излучение на второе зеркало, второе — на третье, третье — в спектрометр. Первое зеркало принимает на себя потоки тепла, нейтронов, гамма-квантов, как и вся первая стенка. Его изготовило из монокристаллического молибдена НПО «Луч» ГК «Росатом».
В спектрометрах, которые мы применяем, используются оптические волокна повышенной радиационной стойкости — они могут работать в условиях нейтронных и гамма-полей. Для диагностики создаются уникальные оптические приборы, в которых применяются голографические решетки. Для томсоновского рассеивания созданы компактные сверхмощные лазеры — таких раньше в мире не было. И так далее, и так далее.
Все эти уникальные технологические решения, несомненно, найдут применение не только в атомной, но и в других отраслях — например, космической. А самое главное, в России есть люди (в основном, молодые), которые это создали и умеют с этим работать. То есть формируется колоссальный кадровый и научный потенциал страны — молодежь, которая будет востребована в передовых областях науки и техники.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #2_2022