ТПУ разработает способы проверки надежности швов на элементах термоядерного реактора ИТЭР

Специалисты по неразрушающему контролю Томского политехнического университета разработают методики и программы для проверки сварных соединений с помощью ультразвука на значимых элементах термоядерного реактора ИТЭР. Этот международный проект называют самым масштабным в истории человечества в области энергетики: сборка реактора началась на юге Франции в конце июля 2020 года.

Цель проекта ИТЭР — продемонстрировать на практике возможность выработки энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза. Успешная реализация проекта позволит человечеству получить более экологичный и безопасный источник энергии, чем углеводороды и уран. Над строительством ИТЭР работают специалисты из России, Европейского Союза, США, Китая, Индии, Японии и Южной Кореи. Россия разрабатывает и поставляет высокотехнологичное оборудование для основных систем ИТЭР.

Часть разработок выполняет Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). В частности, создает устройства для диагностики параметров плазмы в реакторе. Детали этих устройств имеют сварные соединения. Чтобы использовать их на реакторе, качество и надежность швов должны быть проверены с высочайшей точностью. Специалисты Томского политеха должны разработать методики контроля. Соответствующий договор между ИЯФ СО РАН и ТПУ был подписан на днях.

«ИТЭР — это ядерный объект, здесь предъявляются серьезнейшие требования к качеству и безопасности всех используемых систем. В частности, необходим стопроцентный контроль всех сварных швов на деталях. ТПУ как раз решает такую важную для нас научно-техническую задачу — контроль швов с помощью ультразвука»,

— говорит советник дирекции ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Александр Бурдаков.

Сами устройства и детали, которые предстоит проверить с помощью методик томских политехников, отличаются крупными габаритами. Это делает крайне неудобным другие методы неразрушающего контроля, например, с помощью рентгеновского излучения. А ультразвук может работать с крупными объектами. Ультразвуковые волны проходят сквозь объект и взаимодействуют с его внутренней структурой. Все эти взаимодействия отражаются на обратной волне. И по ним специалисты могут судить о наличии в шве скрытых дефектов и их характеристиках.

«Это будет уже второй проект для ИТЭР, в котором участвуют специалисты ТПУ. Ранее мы уже создали ультразвуковой томограф для контроля деталей первой стенки реактора, он не имеет аналогов ни в России, ни в мире. Сейчас он находится в стадии опытной эксплуатации на площадке заказчика — АО «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова». Этот опыт продемонстрировал международным экспертам, что приборы и методы для контроля, которые предлагает Томский политех, применимы для ИТЭР и обеспечивают необходимый уровень контроля качества,

— отмечает директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев. — Для ИЯФ СО РАН сейчас мы должны предложить в первую очередь методику, как проконтролировать сварные соединения устройств, которые разрабатывают наши коллеги, чтобы безопасно их эксплуатировать».

Представить заказчику свои методики и программы для ультразвукового контроля ТПУ должен в ноябре 2020 года.

Термоядерный синтез — это то, что дает звездам энергию и позволяет светить им миллиарды лет. В основе этого процесса лежит синтез атомных ядер из более легких в более тяжелые с выделением энергии. Идею управляемого термоядерного синтеза нобелевский лауреат Пьер Жиль де Жен сравнил с созданием «Солнца в коробке», и он же сказал: «Идея отличная, но мы не придумали, как сделать коробку». ИТЭР — это попытка создать «коробку» и доказать, что получать энергию в промышленных масштабах с помощью термоядерного синтеза возможно. В основе ИТЭР — разработанная советскими учеными система токамак, удерживающая высокотемпературную плазму с помощью сильного магнитного поля. Она считается наиболее перспективным устройством для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Токамак ИТЭР будет состоять более чем из миллиона деталей и весить 23 тысячи тонн при высоте 30 метров. На данный момент все необходимые детали для начала сборки токамака изготовлены и доставлены на строительную площадку ИТЭР.