Специалисты Томского политехнического университета разработали самый большой в России роботизированный ультразвуковой томограф, который способен контролировать качество сложных по форме объектов весом до 1,5 тонн. Разработка велась по заказу АО «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова» (входит в структуру Росатома). Недавно томограф был смонтирован на площадке заказчика в Санкт-Петербурге, специалисты вуза провели весь необходимый комплекс пусконаладочных работ. Окончательный ввод в эксплуатацию томографа намечен на февраль 2020 года. С его помощью будут контролировать качество деталей первой стенки термоядерного реактора, который строится на юге Франции в рамках международного проекта ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor; международный экспериментальный термоядерный реактор).
Реактор ИТЭР строится на юге Франции в научно-исследовательском центре Кадараш. В его основе — разработанная советскими учеными система токамак, которая считается наиболее перспективным устройством для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Цель проекта — продемонстрировать, что термоядерную энергию можно использовать в промышленных масштабах. В строительстве этой мегасайнс установки участвуют Россия, Европейский Союз, США, Китай, Индия, Япония и Южная Корея.
В 2018 году малое инновационное предприятие ТПУ — ООО «Интех» — получило контракт на создание роботизированной ультразвуковой системы для контроля качества деталей первой стенки реактора — барьера, отделяющего плазму от остальных элементов реактора. Большой размер и сложная форма этих деталей потребовали от разработчиков решить нетривиальную задачу.
«Дело в том, что если обычно с развитием технологий устройства становятся меньше, например, как происходило с компьютерами, то в неразрушающем контроле все наоборот. Томографы становятся больше, так как появляется потребность контролировать качество более сложных и больших объектов целиком. Для этого инженерам приходится преодолевать существующие технические ограничения.
В нашем случае, чтобы выполнить поставленную задачу, нам потребовалось применить несколько оригинальных инженерных решений. Например, мы использовали оригинальную схему с цифровой фокусирующей решеткой, позволяющей получить точные данные о позиции дефекта и его размере по всей глубине. Такой подход обеспечивает цифровой фокус в каждой точке объема. В результате разработанная система позволяет контролировать объекты с габаритными размерами свыше двух метров и весом до 1,5 тонн», — говорит руководитель Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев.
Основной метод неразрушающего контроля, примененный в томографе, — ультразвуковой. Он предполагает, что испускаемые преобразователем ультразвуковые волны проходят сквозь объект и взаимодействуют с его внутренней структурой. Все эти взаимодействия отражаются на обратной волне. И по ним специалисты могут судить о наличии скрытых дефектов.
«Планируется, что после окончательного ввода установки в эксплуатацию с ее помощью специалисты будут контролировать качество восьми типов деталей для реактора, производимых в России. Это, например, крышка купола, крышка отражающей мишени и другие. Разработанная система гибкая, поэтому она позволяет, по желанию заказчика, настраивать ее под контроль и других сложных объектов», — отмечает руководитель Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ.
Добавим, монтаж и тестирование работы системы проводили специалисты ООО «ИнТех» и трех школ ТПУ — Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности, Инженерной школ новых производственных технологий, Инженерной школы информационных технологий и робототехники.