Çin Ulusal Nükleer Şirketi’nin (CNNC) bir iştiraki olan Güneybatı Fizik Enstitüsü’ndeki (SWIP) araştırma ekipleri, ITER’in duvar işleme teknolojisinde önemli ilerleme kaydetti. ITER, Güneş’teki füzyon sürecini taklit ederek temiz enerji üretmeyi amaçlayan büyük bir uluslararası bilim projesidir.
SWIP’teki araştırmacılar, deşarj temizleme (GDC) sisteminin kalıcı elektrot projesi için ek tasarım aşamasını başarıyla tamamladı. Ayrıca, Çin Nükleer Sanayi 23 İnşaat Şirketi ile işbirliği içinde borlama sistemi ile X-ışını kristal spektrometresi için gaz besleme sisteminin tasarım ve üretim ihalesini kazandı. Bu başarılar, Çinli araştırmacıların ITER’in temel duvar işleme teknolojisindeki varlığını daha da güçlendirdi. Çalışma kapsamları mevcut GDC sisteminden borlama duvar işlemine kadar genişleyerek, kirlilik gidermeden yüzey ön işlemine kadar eksiksiz bir teknolojik zincir oluşturdu. Bu aynı zamanda ITER’in tam tungsten ilk duvarının çalışması için kritik destek sağlıyor.
Bu iki araştırma görevi doğrudan ITER’in 2023’te aldığı stratejik tasarım değişiklikleriyle bağlantılıdır. Bu değişiklik, ilk duvar malzemelerinin berilyum metalden tungsten metale değiştirilmesini gerektiriyordu. Tungsten yüksek sıcaklık dayanımıyla bilinse de, safsızlıkları plazmayı ciddi şekilde kirletebilir. Örneğin, hassas deşarj başlangıç aşamasında küçük miktardaki safsızlıkların bile kontrolsüz enerji radyasyonuna yol açabileceği tespit edilmiştir.
SWIP araştırmacıları tarafından üstlenilen GDC sistemi, ITER vakum odası için güçlü bir vakum temizleyici olarak işlev görür. Deşarj yoluyla soğuk plazma üreterek, kap duvarına yapışmış artık gazları ve safsızlıkları temizler. Bu ileri tasarım aşaması, elektrot üretiminin karmaşık mekansal ortamlarda uygulanabilirliği zorluklarını çözmüş ve GDC sisteminin tasarım çizimlerinden mühendislik ve üretime geçişinin önündeki son engelleri kaldırmıştır.
Yeni kazanılan borlama sistemi ise gelişmiş bir “yüzey kaplayıcı” görevi görür. Plazmaya bakan tüm yüzeylere yalnızca 10 ila 100 nanometre kalınlığında bir bor filmi kaplamak için deşarj destekli biriktirme yöntemi kullanır. Bu düşük atom numaralı bor filmi, fiziksel bir bariyer görevi görerek yüksek atom numaralı tungsten safsızlıklarının sıçramasını etkili bir şekilde bastırır. Aynı zamanda sünger gibi çalışarak kap duvarlarından kaçan oksijen ve karbon gibi safsızlıkları emer ve bunların plazma çekirdeğine girerek radyasyon soğumasına neden olmasını engeller.
Bu borlama sistemi, ilk kez büyük ölçekli ITER cihazlarında uygulanacak ve mevcut tokamak tesislerinden elde edilen test deneyimlerinden yararlanılacaktır. Ayrıca gelecekteki trityum içeren çalışma ortamlarıyla da uyumludur.
Yeni imzalanan anlaşmaya göre, SWIP ve Çin Nükleer Sanayi 23 İnşaat Şirketi, detaylı tasarım, ekipman üretimi ve saha kurulumundan sorumlu olacak. ITER Organizasyonu Genel Müdür Yardımcısı Luo Delong, GDC ve borlama projelerinin koordineli gelişimini övgüyle karşıladı. Önümüzdeki aşamada Çin tarafı, ITER’in genel planına sıkı sıkıya bağlı kalarak GDC elektrotlarının üretim ve teslimini tamamlayacak ve uluslararası füzyon enerjisi gelişimine katkı sağlayacaktır.
