Mérföldkőhöz ért, de ott meg is torpant az ITER fúziós reaktor építése

Megoldást kínál a környezetet nem károsító, biztonságos energiatermelésre a fúziós atomreaktor, amelyben az energia az atomrészecskék egyesülésekor szabadul fel, míg a használatban lévő reaktorokban az atomok hasadásával. Csakhogy a fúziós reaktor építése még számos kihívást támaszt. Most éppen egy újabb kérdés megoldásán vitatkoznak a kutatók a világszerte számos helyen épülő kísérleti fúziós létesítmények egyike, a franciaországi ITER nemzetközi projekt kapcsán.

Az ITER építésének egyik következő lépése azoknak a paneleknek a legyártása, amelyekből a termonukleáris reaktor vákuumkamrájának első fala áll majd. A feladatért felelős, oroszországi Elektrofizikai Berendezések Tudományos Kutatóintézete (NIIEFA) már bejelentette, hogy készen áll a panelek tömeggyártására, 

Ebben a Nap hőmérsékleténél is forróbb plazmában megy majd végbe a fúzió. A problémáról az oroszországi Roszatom számolt be saját lapjában, szegről-végről ugyanis a nukleáris iparhoz tartozó minden oroszországi vállalat, létesítmény, kutatóintézet és más intézmény az állami Roszatomhoz tartozik (az Ukrajnában zajló háború miatt Oroszország ellen hozott szankciók a polgári célú nukleáris ipart és tudományos együttműködéseket nem érintik).

A hatalmas hőmérséklet elviselése csak egyike az első fallal szemben támasztott követelményeknek. A fal csak úgy tudja megvédeni a világ legnagyobb tokamakjának vákuumkamráját (a tokamak a fúziós reaktor orosz fejlesztésű lelke), ha például:

• nagy mechanikai szilárdságú,
• megfelelő vákuumsűrűségű,
• eleget tesz a hő- és elektromos vezetőképességi elvárásoknak,
• jó a hőállósága és ciklikus termikus terhelésekkel szembeni ellenállása, sugárzásállósága.

A NIIEFA ezért olyan, összetett szerkezetű többrétegű paneleket fejlesztett ki partnerszervezetekkel, amelyek megfelelnek az elvárásoknak.

„Az anyagok és vegyületeik kívánt tulajdonságainak eléréséhez többféle termikus műveletet alkalmaznak: diffúziós hegesztés izosztatikus forró préseléssel, atmoszferikus és vákuumizzítás különböző hőmérsékleteken és hűtési sebességeken, öregítés, gyors indukciós forrasztás” – mondja a kutatási osztály vezetője, Pavel Piskarev.

Berillium, volfrám vagy valami más lesz jó 

A prototípus berilliummal bélelt többrétegű elemeit számos módon tesztelték, majd a kész prototípust is. Az első fal 179 paneljét a (szintén a Roszatomhoz tartozó) ITER Tervezési Központ kell szállítsa a nemzetközi ITER-szervezettel történt megállapodás részeként. A következő lépés a tömeggyártás engedélyezése lenne. Ám a nemzetközi ITER-szervezet vezetésében tavaly felmerült, hogy a berillium nem alkalmas egy reaktor első falára: túl mérgező, nem bírja a vészterhelést. Volfrámmal lehetne helyettesíteni, de az sem ideális: a volfrám a plazmában nagy töltésekre ionizálódik, és lehűti azt, vagyis több energiát kell költeni a melegítésére. Ezért orosz szakértők azt javasolták, hogy be kellene vonni bór-karbidos bevonattal a volfrámelemeket, de az ITER tanácsának 2023. novemberi ülésén úgy döntöttek, hogy tovább vizsgálják a jelölt anyagokat. 

Úgy számolnak, hogy a plazma volfrámmal való szennyeződésének elejét lehet venni egy nagyon vékony bór-karbid réteg felvitelével. Erre három alkalmazási technológiát is tesztelnek, sőt kísérleteznek egy további, titántartalmú anyaggal is.

Rendben ment minden szállítás

Az orosz szervezetek tavaly a szokásos módon eleget tettek az ITER felszerelésére vonatkozó összes kötelezettségüknek. Ezek közül az volt a legjelentősebb, hogy egy óriási poloidmezős mágnestekercset szállítottak a reaktor építési területére. Folytatódott a gyűjtősínek és kapcsolóberendezések gyártása. Ezeket a berendezéseket több tucat közúti jármű juttatta el Szentpétervárról Franciaországba. Legyártották továbbá mind a nyolc girotront az ITER-hez, és leszállították az első perifériakészletet is a beszerelésükhöz és üzembe helyezéshez. Oroszország tizenkét diagnosztikai technikát is fejleszt az ITER számára.