ИТЭР в алмазах: как в Троицке приближают получение первой плазмы

Визиты на площадку сооружения международного токамака во Франции для делегаций из России сейчас затруднены, но прикоснуться к самому масштабному термоядерному проекту можно, не выезжая из Москвы. Это и сделали наши корреспонденты, посетив троицкий офис частного учреждения «ИТЭР-Центр» «Росатома».

Россия изготавливает для международного проекта 25 систем, в этой работе задействовано более 60 научных центров по всей стране. «Три системы мы решили не передавать в НИИ, а собрать команду физиков у себя, — ​говорит директор «ИТЭР-Центра» Анатолий Красильников. — ​В двух пустующих зданиях ТРИНИТИ создали лаборатории, стенды. Пригласили специалистов, которые смонтировали и подключили экспериментальные комплексы, научились на них работать. В основном это молодежь. Наука развивается молодыми умами при условии, что состоявшиеся в науке люди правильно ставят задачи и дают нужные инструменты».

В троицком офисе «ИТЭР-Центра» делают диагностические системы. Первая — ​активная корпускулярно-­спектроскопическая. Она измеряет такие важнейшие параметры плазмы, как профиль ионной температуры, профили скоростей полоидального и тороидального вращения плазмы, концентрация и распределение легких примесей в плазменном шнуре. «Свет из плазмы проходит через 70 м волокна и попадает в прибор. Голографическая дифракционная решетка часть света задерживает, мы можем его зарегистрировать и по его свой­ствам проанализировать состояние плазмы», — ​поясняет принцип действия диагностической системы старший научный сотрудник «ИТЭР-Центра» Николай Кузьмин.

«Главный элемент системы — ​спектрометр. Он создается в кооперации с белорусскими коллегами, — ​дополняет Анатолий Красильников. — ​Также мы разрабатываем волоконно-оптические жгуты для передачи изображения, спектрометро-голографические решетки, системы сбора данных, системы обработки сигналов».

Вторая система — ​вертикальная нейтронная камера для измерения профиля пространственного распределения источника нейтронов и частиц, образующихся в результате термоядерного синтеза. «11 коллиматоров камеры смотрят на плазму. У основания коллиматоров находятся детекторы: алмазные и из урана‑238», — объясняет Николай Родионов, начальник сектора «Алмазный детектор». В троицком офисе выращивают синтетические алмазы, по свойствам идентичные природным, обрабатывают их и напыляют металлические контакты, получая детекторы. Здесь же делают алмазные детекторы для медицины. «В МРНЦ им. Цыба осваивают метод лечения ряда опухолей с помощью 14‑мегаэлектронвольтных нейтронов, — ​говорит Николай Родионов. — ​Маленький алмазный детектор может точно сфокусировать нейтронный луч на опухоли, не затрагивая здоровые ткани».

Третья система — ​диверторный монитор потока нейтронов, который позволяет анализировать параметры термоядерного синтеза в реакторе. «В ИТЭР будет несколько мониторов, у диверторного — ​самая большая чувствительность к вылетающим из плазмы нейтронам, — ​рассказывает Анатолий Красильников. — ​По результатам измерений будет осуществляться управление горением».

Еще в троицком офисе расположен первый Центр дистанционного участия ИТЭР. Второй недавно открыли в Японии. По сути, это пультовая удаленного доступа. На мониторах отображаются те же данные, которые видят операторы в «Кадараше», на площадке термоядерного реактора. «Плазменных сигналов пока нет, реактор не запущен. Но мы видим сигналы от электросистем, отрабатываем алгоритмы, — ​поясняет Анатолий Красильников. — ​А когда пойдут сигналы от наших датчиков, физики смогут их анализировать и прямо из Троицка корректировать работу приборов».

НОВОСТИ ИЗ «КАДАРАША»

На площадке идет сборка токамака. Большая часть оборудования доставлена, в шахту реактора установлен первый из девяти секторов вакуумной камеры.

Началась сборка самого крупного магнита системы ИТЭР — ​центрального соленоида. Он состоит из шести цилиндрических модулей. При монтаже сложносоставных конструкций возникли проблемы. В термоэкранах — ​тонких посеребренных пластинах между вакуумной камерой и катушками тороидального магнитного поля, охлаждаемых жидким гелием через приваренные трубочки, — ​после промывки соляной кислотой появились микротрещины. Принято решение провести ремонт термоэкранов, продолжительность работ оценивается примерно в два года.

Еще одна проблема возникла при сварке секторов вакуумной камеры: в трех секторах сварка отдельных сегментов привела к небольшим отклонениям от номинальных размеров. Процедура сварки корректируется.

Россия продолжает поставки оборудования для ИТЭР. В этом году с площадки НИИЭФА во Францию отправились три трейлера с 33,4 т груза. Это заключительная партия важных для обеспечения радиационной безопасности установки сильноточных токоведущих шин, проходящих через разделительный радиационный барьер между зданием токамака и зданием диагностики, компоненты комплексов коммутационных аппаратов системы электропитания сверхпроводящих катушек полоидального поля и центрального соленоида.