Роботизированные технологии дистанционного управления были задействованы для извлечения 66 образцов плитки и других компонентов из Объединенного европейского токамака (JET). Эти материалы, снятые с рекордной термоядерной установки, теперь отправлены на детальное изучение, которое поможет составить будущий план вывода объекта из эксплуатации.
Управление по атомной энергии Великобритании (UKAEA) приступило к работам по выводу из эксплуатации JET, который завершил научные эксперименты с плазмой в декабре 2023 года после 40 лет работы в качестве ведущей мировой термоядерной установки. UKAEA подчеркивает, что благодаря «характеристике и анализу материалов, включая бериллий, вольфрам и Inconel», JET «продолжает свое сорокалетнее наследие передовых исследований и разработок, обеспечивая создание устойчивого сектора термоядерной энергетики».
Плитки и другие компоненты, аккуратно извлеченные с помощью роботизированной технологии в конце 2024 года, исследуются для «оценки ключевых физических, химических и радиологических свойств материалов». Помимо помощи в разработке плана вывода из эксплуатации, эти образцы «также дают первоначальное представление о влиянии многолетних высокомощных плазменных разрядов на компоненты, обращенные к плазме».
Ближе к концу эксплуатации JET, по заявлению UKAEA, были предприняты целенаправленные усилия для изучения «влияния механизмов повреждения». Это включало множественные преднамеренные срывы плазмы и сопутствующие электромагнитные силы, а также направление электронов на внутреннюю стенку JET. Целенаправленно создавая эти условия, ученые смогли наблюдать поверхностное плавление и «эффект обратного водопада», получая уникальные данные, которые помогут смягчить эти проблемы в будущих термоядерных установках.
Льюис Симмонс, ведущий инженер по обращению с отходами в проекте вывода из эксплуатации и перепрофилирования JET в UKAEA, отметил, что программа извлечения образцов позволила получить одни из самых интересных и сложных материалов. Эксперименты с ними дают представление о том, как будет выглядеть остальная часть системы токамака, предоставляя «хорошую возможность для калибровки всех наших прогностических моделей и планирования полномасштабного вывода из эксплуатации».
В сотрудничестве с консорциумом EUROfusion, UKAEA провела эксперименты с использованием лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии. Кроме того, ведомство разработало и внедрило метод лазерной десорбции с квадрупольной масс-спектрометрией для измерения поглощения трития и других элементов на плитках и компонентах внутри камеры JET с помощью мощных лазеров.
Как пояснил ученый-материаловед из UKAEA Евгений Заячук, эти методы «позволят нам в реальном или почти реальном времени отслеживать динамику накопления топлива в материале стенки». Исследования образцов, извлеченных из камеры JET, будут использованы для поддержки развития данных технологий.
JET представляет собой термоядерную систему типа «токамак» с вакуумной камерой в форме тора. В ней под воздействием экстремальной температуры и давления газообразное водородное топливо превращается в плазму. Заряженные частицы плазмы удерживаются и формируются массивными магнитными катушками, что не позволяет горячей плазме касаться стенок. Это был единственный действующий токамак, способный работать на тритиевом топливе, и он стал ключевым объектом при подготовке к международному термоядерному исследовательскому проекту ИТЭР (ITER), строящемуся на юге Франции.
Изначально JET был европейским проектом, построенным и используемым совместно европейскими исследователями. В последние годы он принадлежал и эксплуатировался UKAEA, а ученые из 28 европейских стран проводили на нем исследования в области безуглеродной термоядерной энергии под координацией консорциума EUROfusion. Финальные эксперименты установки с использованием дейтериево-тритиевого топлива проводились с августа по октябрь 2023 года. В ходе этих экспериментов JET произвел рекордное количество энергии, побив собственное достижение 2021 года.
После своего последнего импульса в декабре 2023 года установка перешла к этапу вывода из эксплуатации и перепрофилирования. Ожидается, что этот процесс продлится примерно до 2040 года и предоставит дополнительные возможности для открытия и разработки новых технологий и навыков для будущего термоядерной энергетики.
