16 декабря во Францию, на площадку строительства Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER) было доставлено оборудование для одной из важнейших его систем – полномасштабный прототип центральной сборки дивертора, произведенный в АО «НИИЭФА» (предприятие Госкорпорации «Росатом»).
«Это сложнейшее оборудование, создание которого потребовало от российских учёных тщательных расчётов и оригинальных технических решений, – отметил заместитель генерального директора по термоядерным и магнитным технологиям – директор НТЦ «Синтез» АО «НИИЭФА» И.Ю. Родин. – Помимо требований к надёжности и безопасности, специалистам АО «НИИЭФА» необходимо было обеспечить высокие точности изготовления, обусловленные условиями работы устройства в термоядерном реакторе».
Как отметили специалисты ИТЭР, принимавшие груз, оборудование хорошо перенесло транспортировку. Далее прототип ЦСД будет интегрирован в кассету дивертора и пройдёт полный цикл испытаний. После подтверждения характеристик в 2022 году начнётся изготовление опытной партии ЦСД. В соответствии с Соглашением о поставках АО «НИИЭФА» изготовит для Международной организации ИТЭР 54 штатные и 4 запасные центральные сборки дивертора, которые будут поставляться в ИТЭР до 2027 года.
Дивертор располагается внизу вакуумной камеры токамака и служит для отбора мощности реактора и поддержания чистоты плазмы. Благодаря дивертору атомы облицовки первой стенки, появляющиеся в силу неизбежного распыления ее частицами плазмы, удаляются из периферии плазмы, вследствие чего не успевают проникнуть в центр плазменного шнура и охладить его. Устройство включает в себя тело кассеты, на которую монтируются внешние (производятся в Японии) и внутренние (производятся в Евросоюзе) вертикальные мишени и центральная сборка дивертора (производится в АО «НИИЭФА», Россия).
Центральная сборка дивертора (ЦСД) обеспечивает защиту кассеты дивертора от тепловых потоков и потоков заряженных частиц, а также экранирует основную плазму от нейтрального газа, находящегося в диверторе под повышенным, по сравнению с основной плазмой, давлением. В режиме нормальной работы реактора нагрузки на ЦСД составят 5 мегаватт на м2 с повышением до 10 мегаватт при кратковременных переходных процессах. Ключевые узлы ЦСД – купол и две отражающих мишени – состоят из 34 обращённых к плазме теплоотводящих элементов. Уникальная многослойная конструкция элементов представляет собой биметаллическое основание из бронзы и стали, облицованное вольфрам-медными плитками. Для соединения материалов, обладающих разными физическими свойствами, применялись сварка взрывом, вакуумная пайка, лазерная и аргонодуговая сварка. В процессе разработки конструкции специалистами АО «НИИЭФА» был получен патент № 202604 на полезную модель «Устройство для фиксации и прижима деталей в процессе высокотемпературной вакуумной пайки в печах сопротивления». Все соединения прошли проверку методами неразрушающего контроля.
Для подтверждения соответствия требуемым характеристикам, прочности и надёжности каждый элемент отдельно и узлы в сборке подверглись целому ряду испытаний: тепловым – до 5 мегаватт на кв. м в течение 5000 циклов, гидравлическим – проливным и опрессовочным под давлением 7 МПа (70 атмосфер), вакуумным горячим гелиевым испытаниям при температуре 250 0С и давлении гелия 4 МПа (40 атмосфер).