Томского политехнического университета
Newspaper of National Research
Tomsk Polytechnic University
Безопасность для «Солнца в коробке»
Безопасность ИТЭР
ТПУ создает томограф для контроля элементов термоядерного реактора ИТЭР во Франции
На юге Франции раскинулась невероятная строительная площадка - на 180 га разместились сооружения будущего Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Его называют самым большим проектом человечества в области энергетики, ведь он дает шанс человечеству получить более экологичный и безопасный источник энергии, чем углеводороды и уран. Звучит слишком амбициозно, но это так. Свой вклад в реализацию этого проекта внесут и ученые Томского политеха. Они создают роботизированную ультразвуковую систему для контроля качества деталей первой стенки термоядерного реактора. Сам процесс контроля деталей первой стенки реактора будет проходить в России.
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. Например, как на Солнце, где из атомов водорода образуется гелий. А если этот процесс обуздать и воссоздать на Земле? 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 как раз 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. Над строительством ИТЭР работают специалисты из России, Европейского союза, США, Китая, Индии, Японии и Южной Кореи. Запуск реактора намечен на 2025 год.
Томограф «подрос»
Созданием роботизированной ультразвуковой системы для контроля качества деталей термоядерного реактора в Томском политехе занимается малое инновационное предприятие (МИП) ООО «Интех». А заказчиком работ выступает АО «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова», входящий в структуру Росатома.
«Это сотрудничество возникло не на пустом месте. В 2014 году мы уже поставляли для проекта ИТЭР небольшой роботизированный ультразвуковой томограф. А теперь перед нами поставили задачу разработать уже большую установку с габаритами 2,5 м в длину, 2 м в ширину и 1,5 в высоту. И это только зона для размещения объекта контроля», — говорит директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев.
По его словам, таких больших роботизированных установок для ультразвукового контроля в нашей стране сегодня не существует:
«Для нас как для разработчиков такие габариты — это вызов, требующий оригинальных инженерных решений».
Первый этап
Ультразвуковой метод неразрушающего контроля предполагает, что испускаемые преобразователем волны проходят сквозь какой-либо материал или объект и взаимодействуют с его внутренней структурой. Все эти взаимодействия отражаются на обратной волне. И по ним специалисты могут судить о наличии в материале скрытых дефектов и их характеристиках.
«Томограф будет работать по нашей оригинальной схеме с цифровой фокусирующей решеткой, позволяющей получать точные данные о позиции дефекта и его размере по всей глубине. Такой подход обеспечивает фокусировку в каждой точке объема», — отмечает Дмитрий.
Разработанный томограф будет задействован для контроля качества элементов первой стенки реактора.
Речь идет о крышке купола, крышке отражающей мишени, лазерном сварном шве приварки заглушек коллектора купола и других деталях.
Работы по этому проекту должны быть выполнены к 2020 году. И сейчас политехники завершили первый этап — подготовили проектную документацию и разработали модель томографа. Кстати, сам процесс контроля деталей первой стенки реактора будет проходить не во Франции, а в России.
«Этот проект, безусловно, удачный пример коммерциализации разработок вуза через инновационный пояс малых предприятий, когда МИП выступает посредником между университетом и конечным потребителем. И еще очень важный момент - весь объем НИОКР по проекту выполняется в ТПУ», — добавляет Дмитрий Седнев.
Подготовила Александра Лисовая