ТПУ разработает устройства для проверки швов на системах охлаждения термоядерного реактора ИТЭР

| 730

Специалисты Томского политехнического университета разработают роботизированную систему для контроля качества сварных швов на элементах системы охлаждения, изготавливаемых для термоядерного ректора ИТЭР. Этот международный проект называют самым масштабным в истории человечества в области энергетики. Сборка реактора сейчас идет на юге Франции. В систему войдут несколько устройств. Планируется, что они будут переданы заказчику осенью 2021 года.

Фото: площадка ИТЭР, ноябрь 2020 года (c) ITER Organization/EJF Riche

Заказчиком работ выступает НИИЭФА им. Д.В. Ефремова (входит в структуру «Росатома»), исполнителем — малое инновационное предприятие ТПУ ООО «Интех».

НИИЭФА им. Д.В. Ефремова поставляет радиаторы для систем охлаждения на ИТЭР. На них есть тонкие сварные соединения, в которых не должно быть дефектов.

«ИТЭР — очень масштабный и амбициозный научный проект. Почти каждая деталь в нем — вызов для ученых. Многое, что делается для него разработчиками из разных стран, по-настоящему уникальное и создается впервые. Системы контроля качества разных элементов не исключение. В данном случае на рынке просто нет системы контроля с нужной производительностью, точностью позиционирования и уровнем чувствительности»,

— говорит директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев.

У швов на радиаторах, создаваемых для ИТЭР, есть особенность — они очень тонкие, толщиной буквально в 1 мм. Для их контроля не подходят традиционные методы — ультразвуковой и рентгеновский — из-за сочетания требований к условиям эксплуатации радиаторов, скорости и чувствительности контроля. Поэтому политехники будут использовать вихретоковый метод.

«Сварные соединения на деталях — это всегда зона риска, даже мельчайше дефекты ставят под угрозу безопасность всего участка, — говорит Дмитрий Седнев. — Система контроля будет состоять из роботизированного манипулятора, оптического профилометра и вихретокового дефектоскопа. Профилометр с помощью лазера будет создавать точный профиль каждого сварного шва, а они все обладают своими особенностями. Это поможет точному движению вихретокового дефектоскопа. С его помощью видны мельчайшие дефекты — непровары, трещины, поры в шве. Чтобы сделать систему по всем требованиям, мы используем ряд собственных решений ТПУ».

Вихретоковый метод — это электромагнитный метод контроля. Его суть заключается в том, что на деталь накладывается миниатюрная катушка, которая создает вихревые токи (токи Фуко). Они в свою очередь создают в материале детали магнитное поле. Это магнитное поле меняет свои параметры в месте дефекта. По этим изменениям можно точно определить, например, расположение и размер дефекта.

Отметим, ранее специалисты ТПУ в интересах ИТЭР разработали самый большой в России роботизированный ультразвуковой томограф для деталей первой стенки термоядерного реактора. Сейчас он проходит опытную эксплуатацию на площадке заказчика — НИИЭФА им. Д.В. Ефремова. Кроме того, по заказу Института ядерной физики СО РАН ТПУ ведет разработку методик и программ для проверки с помощью ультразвука сварных соединений на устройствах для диагностики параметров плазмы в реакторе ИТЭР.

Справка:

Цель проекта ИТЭР — продемонстрировать на практике возможность выработки энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза. Успешная реализация проекта позволит человечеству получить более экологичный и безопасный источник энергии, чем углеводороды и уран. Над строительством ИТЭР работают специалисты из России, Европейского Союза, США, Китая, Индии, Японии и Южной Кореи. Россия разрабатывает и поставляет высокотехнологичное оборудование для основных систем ИТЭР.

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. Токамак ИТЭР будет состоять более чем из миллиона деталей и весить 23 тысячи тонн при высоте 30 метров.