Строительство демонстрационного термоядерного реактора ИТЭР (ITER) в Кадараше (Франция) столкнулось с новыми трудностями, чреватыми сдвигом графика. На двух ключевых элементах реактора выявлены дефекты.
Тепловые экраны (thermal shield) вакуумной камеры и криостата - важный элемент всей термоядерной установки, так как температурный градиент в ИТЭР составляет сотни миллионов градусов на дистанции нескольких метров.
Сверхгорячую плазму и сверххолодные сверхпроводники требуется надёжно изолировать друг от друга по теплу.
По внешнему виду тепловые экраны - камеры сложной формы, выполненные из стали и покрытые серебром, через которые проходят трубки с гелием. Толщины экранов для вакуумной камеры и криостата составляют 20 и 10 мм, соответственно. В каждом из девяти секторов вакуумной камеры экраны устанавливаются в зазоры между сектором и катушками тороидального поля.
В ноябре 2021 года при испытаниях на герметичность с помощью гелия удалось выявить течь в одном элементе (панели) теплового экрана, поставленного на площадку за полтора года до этого.
Рабочие группы с участием экспертов из различных стран, принимающих участие в проекте ИТЭР, установили коренную причину течей - напряжение, вызванное изгибом и приваркой трубок к панелям тепловых экранов, усугубленное протеканием медленной химической реакции из-за присутствия остатков хлора в некоторых небольших областях вблизи сварных швов.
Перед нанесением серебряного покрытия панели тепловых экранов очищались соляной кислотой, а затем покрывались никелем. Именно во время этого процесса остатки хлора скапливались в крошечных "карманах" вблизи сварных швов труб и медленно разъедали материал оборудования.
В конечном итоге всё это привело к развитию коррозии под напряжением и образованию трещин глубиной до 2,2 мм в трубках элемента экрана, в котором в ноябре 2021 года была выявлена течь.
После определения коренной причины далее требуется выяснить - единичный ли это случай коррозии или она проявится и на других элементах экранов?
Гендиректор международной организации ИТЭР Пьетро Барабаски полагает, что риски слищком велики, и если трубки тепловых экранов потекут на собранном реакторе, устранить этот дефект будет "чрезвычайно сложно". Поэтому в настоящее время рассматриваются различные варианты, включая изготовление новых трубок.
Вторая серьёзная проблема, с которой столкнулся проект ИТЭР - погрешности сварки секторов вакуумной камеры. Это общая беда многих крупных проектов, но в случае ИТЭР дополнительных трудностей добавляет сложная структура секторов.
В трёх секторах вакуумной камеры, поставленных на площадку, сварка отдельных сегментов "привела к отклонениям от номинальных размеров, которые были более существенными, чем указанные пределы погрешностей".
Несоответствия размерам изменили геометрию соединений, что "затруднило доступ и эксплуатацию изготовленных на заказ автоматизированных сварочных инструментов", пояснили в международной организации ИТЭР.
Об этой проблеме электронное издание AtomInfo.Ru сообщало ранее. В феврале 2022 года французские регуляторы, осуществляющие надзор за строительством ИТЭР, не выдали разрешения на начало сборки токамака.
Одна из причин такого решения как раз и была связана с обнаружением "некоторых ограниченных несоответствий размеров" на стыке между двумя секциями камеры, которые требовали корректировки процедуры роботизированной сварки.
О перспективах Пьетро Барабаски высказывается так:
"Мы знаем, что нам нужно сделать, мы знаем способы как сделать это, и мы, конечно, очень хорошо осведомлены о последствиях с точки зрения графика и затрат, и они не будут незначительными".
"Если и есть что-то хорошее в этой ситуации, так это то, что это происходит в тот момент, когда мы можем это исправить", - успокаивает всех генеральный директор международной организации ИТЭР.
