Российские гиротроны могут зажечь первую плазму на термоядерном реакторе ИТЭР

Специально для «СР» ход реализации проекта строительства международного термоядерного реактора оценил директор российского Агентства ИТЭР Анатолий Красильников.

— Сначала о выполнении российских обязательств. Проект ИТЭР сейчас на стадии монтажа оборудования, поэтому в центре нашего внимания те системы, которые уже могут быть установлены на штатные места. В 2021 году мы отправили из Санкт-­Петербурга в Марсель порядка 40 автомобилей с коммутирующей аппаратурой. Это прежде всего шинопроводы, которые будут питать электричеством токамак. Оборудование монтируют прямо с колес. Поставки продолжаются в 2022 году: в феврале во Францию отправился очередной грузовик с коммутирующей аппаратурой российского производства.

Важнейший итог прошлого года — ​изготовление катушки полоидального поля PF1 под руководством ­НИИЭФА на Средне-­Невском судостроительном заводе. Самый ответственный этап — ​заливка катушки изолирующей пропиткой, которая быстро затвердевает. Эта операция необратима. Если выполнить ее некачественно, придется весь цикл начинать сначала. На последней стадии наши китайские коллеги, которые делали катушку PF6, допустили ошибки и потом в течение года переделывали оборудование. У нас по результатам тестов все получилось с первого раза. Но испытания еще будем повторять в присутствии представителей Международной организации ИТЭР. В мае планируем отправить PF1 на стройплощадку реактора. Там катушка пройдет еще холодные испытания, в которых мы будем участвовать, и затем пойдет в монтаж. Катушка PF1 — ​это самый большой сверхпроводящий объект, ­когда-либо изготовленный в России. Ее диаметр — ​9 м.

Следующий важнейший пункт нашей ответственности — ​это верхние патрубки вакуумной камеры. В прошлом году мы выполнили график изготовления и поставки. В этом году надеемся, что в основном работа по изготовлению верхних патрубков будет закончена, поставки завершим в 2023 году. Это оборудование производится в Германии под шефнадзором НИИЭФА.

В России изготавливаются как порт-плаги, так и установки, на которых перед монтажом будут испытываться все порт-плаги, производимые странами — ​партнерами ИТЭР. Первую из четырех установок мы должны поставить в 2023 году, и сейчас на предприятии ГКМП в Брянске подходит к завершению ее изготовление. В ИЯФ СО РАН делают экваториальный порт-плаг 11. Поставка запланирована также на 2023 год.

В прошлом году в Нижнем Новгороде на предприятии ГИКОМ был изготовлен шестой гиротрон, всего мы должны сделать восемь. Пятый прошел заводские испытания. Они показали надежность оборудования и полное соответствие всем требованиям ИТЭР. Есть внутренняя договоренность, что российские гиротроны будут использованы для получения первой плазмы. Отправили во Францию в прошлом году компоненты гиротронного оборудования, сами гиротроны пока держим в России, потому что на площадке здание под это оборудование еще не построено. С нами заключили контракт на хранение в Нижнем Новгороде. Повезем всю партию сразу.

То оборудование, о котором говорилось выше, потребуется уже на этапе первой плазмы. Кроме того, у нас продолжаются работы по всем диагностикам, которые понадобятся чуть позже. Мы прошли этап создания прототипов, прототипы изготовлены, испытаны, началось изготовление штатных образцов.

Теперь немного о ситуации на стройплощадке ИТЭР. В прошлом году смонтировали китайскую катушку полоидального поля PF6. Катушка PF5 тоже изготовлена — ​Евросоюзом, прошла холодные испытания и смонтирована на штатное место. Идет сборка первого модуля вакуумной камеры, на который надеваются катушки тороидального поля. После того как он будет предсобран в монтажном зале, модуль будет установлен в штатное положение.

В общем, идет монтаж международного термоядерного реактора, этот процесс очень воодушевляет. К сожалению, из-за пандемии образовалось отставание от графика. До коронавируса на стройплощадке работали более 1 тыс. человек, а в разгар пандемии число монтажников на площадке сократилось вдвое из-за ковидных ограничений. Сейчас число рабочих восстановилось.

Что касается скорости изготовления комплектующих, то пандемия, безусловно, и на нее повлияла. В Корее, Китае, США, Европе на долгое время закрывались заводы. Сейчас идет анализ влияния пандемии на проект ИТЭР. Летом мы получим его результаты. Вопрос о корректировке графика проекта будем решать в ноябре на совете ИТЭР. В части ответственности РФ пандемия не влияет на скорость выполнения заказов. Мы идем по графику, отставания у нас нет. Если будет корректировка сроков первой плазмы, что сейчас обсуждается, тогда мы скорректируем свои сроки.

СЛОВАРЬ

Гиротрон — ​мощный высокочастотный микроволновый прибор. Его излучение похоже на СВЧ, но также имеет оптические свой­ства, как лазерное. Гиротрон обеспечивает излучение с длиной волны около миллиметра, при этом большой мощности — ​несколько мегаваттов. Это излучение можно сфокусировать на небольшом объекте. Дейтерий-тритиевая плазма в токамаке должна быть нагрета до 150 млн °C, чтобы запустилась и поддерживалась термоядерная реакция. В ИТЭР будут применять одновременно несколько методов нагрева: ионно-­циклотронный, пучком нейтральных атомов и электронно-­циклотронный. Последний обеспечивается гиротронами.

Катушки полоидального поля — ​конструкции из сверхпроводящего материала, которые расположат снаружи тороидальной магнитной системы ИТЭР. Они обеспечат магнитное поле, необходимое для создания плазмы, поддержания тока в ней и управления положением и формой плазмы. В ИТЭР таких катушек будет шесть.

Патрубки вакуумной камеры — ​элементы токамака для установки диагностических систем, оборудования для нагрева, устройств откачки. Патрубки являются первым барьером безопасности, классифицируются как оборудование, работающее с радиоактивными материалами под давлением.

Порт-плаги — ​диагностические модули, которые начинят тысячами датчиков для измерения параметров горения плазмы. Через отдельные порты будет происходить нагрев плазмы. Порт-плаги будут расположены в патрубках вакуумной камеры ИТЭР для установки диагностического оборудования.