Руководство проекта приняло решение заменить бериллий на вольфрам в качестве материала для стенок реактора. Ученые провели масштабные расчеты, чтобы выяснить, подойдет ли вольфрам как материал.
Санкт-Петербург, 25 дек - ИА Neftegaz.RU. Группа ученых Санкт-Петербургского политехнического университета П. Великого (СПбПУ) представила международным коллегам первые комплексные расчеты влияния плазмы на стенки Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР), который является крупнейшим в мире.
Об этом заявил член научной группы ИТЭР и заведующий лабораторией Теория и моделирование плазмы токамаков СПбПУ В. Рожанский.
На основе новых расчетов руководство проекта приняло решение заменить бериллий на вольфрам в качестве материала для стенок реактора.
По словам В. Рожанского, руководство ИТЭР поставило научной группе задачу выполнить комплексные расчеты параметров раскаленной плазмы, которая будет в непосредственной близости к стенкам
будущего термоядерного реактора. Ученые учли все особенности и характеристики сложной формы реактора, что позволило оценить потенциальное воздействие плазмы на поверхность стенок в различных точках.
В результате этих расчетов было принято решение о реконструкции реактора и использовании вольфрамовых стенок вместо предыдущих бериллиевых.
ИТЭР строится на основе токамака - тороидальной камеры с магнитными катушками, которая позволит удерживать раскаленную плазму, достигающую температуры более 100 млн , внутри реактора.
Плазма в токамаке удерживается благодаря магнитному полю, при этом она не соприкасается с материальными стенами.
Основной задачей становится минимизация разрушительного воздействия на стенки, которые могут подвергаться воздействию температуры плазмы.
Стенки токамака ИТЭР имеют сложную геометрию с множеством технических выемок и выступов для размещения оборудования.
В. Рожанский отметил, что ранее расчет проводился на основе усредненной условной формы стенки, приближающейся к реальной с помощью математических методов.
Однако полноценные и всесторонние расчеты воздействия плазмы на стенки реального физического токамака ранее не проводились.
Российские и зарубежные ученые разработали математический метод расширенных сеток, который обеспечил новый уровень численного моделирования. Этот метод позволил разбить расчетную область на огромное количество ячеек с произвольной ориентацией магнитного поля.
Ученые СПбПУ первыми применили данный метод для анализа токамака, успешно рассчитав параметры пристеночной плазмы для всех возможных ячеек.
Для этих расчетов использовались суперкомпьютеры как СПбПУ, так и проекта ИТЭР, и один расчет мог занимать до месяца.
Первоначально планировалось, что стенки токамака будут изготовлены из бериллия.
Тем не менее, в связи с различными факторами, такими как радиоактивность и высокая стоимость материала, было решено рассмотреть альтернативные варианты.
При использовании вольфрама возникали опасения по поводу возможного распыления материала и загрязнения плазмы.
Благодаря проведенным расчетам, ученые смогли подтвердить целесообразность выбора вольфрама как материала для стенок, и было принято коллективное решение использовать именно его.
В Провансе, недалеко от Марселя, осуществляется строительство первого в мире международного термоядерного экспериментального реактора нового поколения, известного как ИТЭР.
Проект направлен на демонстрацию научной и технологической осуществимости применения термоядерной энергии в промышленных масштабах, а также на отработку необходимых технологических процессов для этого.
Страны ЕС покрывают почти половину всех расходов на сооружение реактора, в то время как остальные шесть стран-участниц, включая Россию, США, Японию, Китай, Индию и Южную Корею, вносят равные доли для финансирования оставшихся издержек.
Россия играет ключевую роль в проекте, внося
значительный вклад в разработку, производство и поставку 25 систем, которые будут использованы в будущем реакторе.
В рамках совместной работы над проектом ИТЭР несколько ведущих предприятий Росатома занимаются изготовлением ключевых компонентов установки.
К ним относятся центральные сборки дивертора, 40% панелей первой стенки, а также необходимые коммутирующие аппараты и соединители модулей бланкета.
Запланировано, что первые эксперименты на реакторе начнутся в 2034 г., в то время как полноценная эксплуатация установки намечена на 2039 г. в соответствии с новой стратегией развития проекта ИТЭР.
