Британские учёные разработали технологию, которая позволит следить за состоянием корпуса реактора термоядерной электростанции

Проект термоядерного реактора ИТЭР на юге Франции должен стать первым демонстратором положительной термоядерной реакции синтеза в установках типа токамак. Следующим шагом, который пока ещё не утверждён, станет проект «ДЕМО» или строительство первой в Европе термоядерной электростанции. Тепловые и другие рабочие режимы ДЕМО будут выше, чем у ИТЭР, поэтому многие вещи приходится разрабатывать заново, что уже и происходит.

Группа учёных из британского Университета Суррея (University of Surrey) разработала технологию слежения за остаточным напряжением в стальных корпусах реакторов и сварных швах. Методика британских учёных позволяет оценивать прочностные характеристики металлов в объёме стальных конструкций, а не в отдельных точках. Это важно для безопасности работы термоядерных реакторов.

«Сейчас мы вступаем в фазу инженерного проектирования следующего поколения термоядерных электростанций, опираясь на десятилетия исследований UKAEA и более широкого международного термоядерного сообщества. Наша команда будет решать инженерные задачи для ускорения демонстрации термоядерного синтеза», — сказал доктор Ицян Ванг (Yiqiang Wang), старший инженер по материалам в Управлении по атомной энергии Великобритании.

Ожидается, что корпус рабочей камеры будущего реактора ДЕМО будет выполнен из специально разработанной для него и для других реакторов стали EUROFER 97. Максимальная температура в реакторе ДЕМО будет достигать 650–700 °C, что выше, чем в реакторе ИТЭР (300–550 °C). Сталь для реактора ИТЭР (SS316) также не подходит для ДЕМО по другим соображениям. В частности, из-за повышенной чувствительности первой к гелию (рубашка реактора ИТЭР охлаждается водой, а ДЕМО будет охлаждаться жидким гелием), при контакте с которым происходит охрупчивание, и к нейтронам, под воздействием которых происходит распухание стали.

Для ДЕМО и последующих решений была разработана малоактивная ферритно-мартенситная сталь EUROFER 97 и её аналоги в других странах. Малоактивность также означает, что накопление в стенках реактора радиоактивных веществ будет протекать медленнее и без значительного роста. Со временем всё это придётся утилизировать и тысячи тонн радиоактивной стали могли бы стать проблемой.

Британские учёные рассчитывают, что новая методика поможет в полном объёме следить за жизненно важными процессами в стенках реакторов, что может приблизить как завершение технического проекта ДЕМО (к 2030 году), так и ввод электростанции в эксплуатацию (к 2048 году).