Уникального робота создали томские ученые для термоядерного реактора

Этот термоядерный реактор (ИТЭР) - самый дорогой и масштабный научный проект в истории человечества. Более 25 миллиардов долларов вложили 35 стран, участвующих в его создании, чтобы наконец осуществить давнюю мечту землян: получить вечный, безопасный, абсолютно экологически чистый источник энергии. Термоядерный синтез делает это реальностью. Его топливо - морская вода.

Мы можем гордиться: идея этого реактора еще полвека назад предложена нашими учеными. И его название - токомак появилось в нашей стране. Эта русская аббревиатура сложного научного названия уже давно на всех языках произносится одинаково.

Роботы с помощью УЗК-томографии проверят узлы термоядерного реактора. Фото: Томский политехнический университет

За эти годы в разных странах было построено несколько токомаков, но все они потребляли больше энергии, чем сами производили. Потребовалось несколько десятилетий, чтобы наконец во Франции стартовал реальный проект реактора, который будет иметь положительное сальдо, производить больше, чем потреблять.

Кто-то скажет, что наша наука уже не та, что во времена СССР и сегодня мы чужие на этом научном празднике. Ничего подобного. Именно российские ученые играют ведущую роль и в разработке проекта, и в создании для него уникального и сложнейшего оборудования. И здесь важно подчеркнуть, что столь ответственное дело поручено не только нашим знаменитым институтам, но и вузам. Так, ученые Томского политехнического института в конкуренции с самыми авторитетными фирмами выиграли право создать установку для контроля сварных швов - одних из самых ответственных элементов термоядерного реактора. Это первая стенка, которая контактирует с плазмой, а также приборы, которые следят за ее температурой.

Томские ученые предложили вести контроль швов с помощью ультразвука. Кто-то спросит: а почему не рентген, который, вроде бы более информативен? И вообще, что здесь нового? Скажем, ультразвуковой контроль (УЗК) давно применяется для проверки швов трубопроводов. Причем контроль ведет даже не человек, проверка доверена роботам-автоматам. Почему не взять эти давно зарекомендовавшие себя приборы и не применить для ИТЭР?

"Почему УЗК? Здесь все просто. Дело в том, что сами детали, швы которых надо проверять, большого размера, все иные методы контроля, тот же рентген, крайне неудобны. А ультразвук может работать с крупными объектами, - говорит директор Инженерной школы неразрушающего контроля ТПУ Дмитрий Седнев. - Почему нельзя применить уже имеющуюся технику? Причин несколько. Например, сами материалы, которые применяются в конструкции ИТЭР, намного сложнее, чем у трубопроводов. У них уникальные акустические свойства, сигнал от шва искажается, быстро затухает. То есть задача становится нестандартной, к ней не подберешь уже известные "отмычки". Поэтому нужно было создать специальные компьютерные программы по обработке сигналов, а также способы их усиления.

Нужно было создать специальные компьютерные программы по обработке сигналов, а также способы их усиления 

ИТЭР поставил перед учеными и другие задачи, в частности это сложная геометрия шва. У обычного трубопровода она простая - это цилиндр. И здесь у робота-контролера нет проблем. У деталей ИТЭР, швы которых должен проверить УЗК, профиль очень сложный, изогнутый в нескольких проекциях. "Как к нему подобраться с нашим акустическим лучом? Ведь надо каждую секунду выполнять обязательное условие: луч должен быть направлен строго перпендикулярно к поверхности профиля, - говорит Седнев. - Так вот, чтобы строго позиционировать такое положение луча, мы применили роботов-манипуляторов. А чтобы повысить качество контроля, изображение шва делаем трехмерным, по сути, это УЗК-томография".

Российский аппарат не имеет аналогов в мире. Он защищен несколькими патентами.

Справка "РГ"

В исследовательском центре Кадараш на юге Франции начата сборка международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Таким образом, уникальный международный проект, в котором принимают участие страны Евросоюза, а также Россия, США, Китай, Индия, Япония и Южная Корея, перешел к заключительному этапу. Наибольшую долю расходов на сооружение установки покрывает ЕС - 45,6 процента. Остальные партнеры вносят по 9 процентов от общей суммы. Инвестиции осуществляются не в виде денежных переводов, а путем поставки оборудования и компонентов для реактора, а также разработки соответствующих технологий.