В РФ запатентовали метод контроля сложной геометрии изделий для проекта ИТЭР
Уникальную методику, необходимую для работы по проекту ИТЭР (создание экспериментального термоядерного реактора (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor)), разработали специалисты Института ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера СО РАН, 18 декабря сообщила пресс-служба института.
По своей конструкции ИТЭР — это токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), он предназначен для демонстрации принципиальной возможности использования термоядерной энергии в энергетике.
Для проекта ИТЭР в ИЯФ СО РАН разрабатываются и изготавливаются диагностические защитные модули (ДЗМ) и некоторые детали диагностических устройств для систем измерения термоядерной мощности в реакторе. В основном в конструкции всех этих устройств используется аустенитная нержавеющая сталь 316L (N)-IG, разработанная специально для атомной энергетики.
Другая конструкционная особенность этих устройств — сложные и разветвленные системы каналов водяного охлаждения для снятия тепла с поверхности изделия. Для эффективной работы этих систем необходимо, чтобы все каналы (их длина может достигать двух метров, а диаметры варьируются от 10 до 40 мм) были суперпрямолинейными.
Чтобы проверять геометрические параметры каналов при их изготовлении и была разработана вышеупомянутая методика. Научный сотрудник ИЯФ СО РАН Дмитрий Гавриленко пояснил:
«ДЗМ являются элементами первичного контура охлаждения термоядерной установки ИТЭР, поэтому от точности изготовления каналов охлаждения и плотности их расположения по отношению друг к другу зависит бесперебойная и безопасная работа установки на протяжении всего срока эксплуатации, так как данный элемент работает в условиях экстремальных температур и потоков радиационного излучения».
Однако точно выдержать необходимые геометрические параметры каналов при их сверлении — задача сложная. Глубокое точное сверление используют при производстве оружейных стволов. Однако в этом случае технология такова, что сверло неподвижно, а вокруг него крутится ствол, но такая схема не годится для сверления каналов охлаждения в ДЗМ.
«Пришлось осваивать новую технологию, — сообщил Дмитрий Гавриленко, — так, на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН появился станок для механической обработки крупногабаритных деталей с функцией глубокого сверления. Хитрость в том, что здесь при сверлении вращается не заготовка, а само сверло, что позволяет обрабатывать сложные по форме изделия, в том числе делать каналы охлаждения такой большой длины».
После сверления необходимо было проверить получившуюся геометрию каналов охлаждения ДЗМ, та как допустимое отклонение сверла от оси канала не должно превышать 1 мм на глубине 1 м. Такая точность необходима из-за высокой плотности расположения каналов охлаждения — в некоторых местах между двумя соседними каналами толщина стенки составляет лишь 5 мм.
Поскольку в настоящее время нет методик проверки прямолинейности глухого отверстия длиной два метра, то российские физики, участвующие в проекте ИТЭР, создали новую методику и оптические калибры для совместного применения с лазерным трекером.
«Когда канал сквозной, нет никакой проблемы в том, чтобы взять телескопическую штангу и протянуть ее насквозь, с глухим отверстием всё существенно сложнее, — указал Дмитрий Гавриленко. — Для этого мы сначала размещаем элемент диагностического модуля в специальном помещении, с помощью лазер-трекера измеряем базовые поверхности для определения систем координат».
Далее в канал вводится оптический калибр, на котором установлен уголковый отражатель, после чего с помощью лазер-трекера, расположенного напротив канала охлаждения, фиксируются координаты точек отклонения от оси канала.
«Изюминка здесь еще и в том, что оптический калибр мы проталкиваем в глухой канал металлическим стержнем, а извлекаем с помощью прикрепленной к нему металлической уздечки. Претворить нашу идею в жизнь мы бы не смогли без помощи специалистов геодезической службы ИЯФ — Леонида Сердакова и Владимира Крапивина», — заявил ученый.
Госкорпорации «Росатом» на новый метод измерения геометрических параметров крупногабаритных изделий Федеральной службой по интеллектуальной собственности был выдан патент.
Межправительственный проект ИТЭР стартовал в 2006 году согласно международному соглашению, подписанному странами-участницами: Евросоюзом, КНР, Индией, Японией, Республикой Корея, Россией и США. По актуальному графику проекта запуск реактора и получение первой плазмы намечены на 2033 год.
