Цель проекта SIBAF — более быстрое и эффективное исследование новых материалов для будущих термоядерных электростанций
Центр исследований тяжелых ионов им. Гельмгольца при Институте научных исследований и разработок имени Гельмгольца (GSI) и Международный ускорительный центр FAIR в Дармштадте получают значительное финансирование на исследования в области термоядерного синтеза. Федеральное министерство исследований, технологий и космоса (BMFTR) выделяет в общей сложности 9,7 млн евро в течение трех лет на новый проект SIBAF. Из этой суммы 8,1 млн евро будет направлено на деятельность в GSI и FAIR.
SIBAF расшифровывается как «Сверхпроводящий ионный ускоритель как базовая технология для исследований в области термоядерного синтеза». Его цель — создание инфраструктуры на основе ускорителей, которая позволит быстрее исследовать и сертифицировать новые материалы для будущих термоядерных электростанций. Координатором проекта является GSI/FAIR, а партнером — Франкфуртский университет имени Гёте.
Материалы должны выдерживать экстремальные условия
Одной из главных технологических проблем при разработке термоядерных электростанций является поиск подходящих материалов. Они должны выдерживать чрезвычайно высокие температуры и интенсивное нейтронное излучение в течение длительных периодов времени.
Эксперименты с нейтронами остаются незаменимыми для исследований, но они дорогостоящи и возможны лишь в немногих учреждениях по всему миру. SIBAF дополняет этот подход, облучая материалы тяжелыми ионами. Это позволяет быстрее создавать радиационное повреждение в точно контролируемых условиях. В то же время снижается активация исследуемых образцов, что облегчает последующий анализ.
Ускоритель HELIAC находится в стадии дальнейшей разработки
Для этих исследований будет продолжена разработка сверхпроводящего ускорителя непрерывного действия HELIAC – «линейного ускорителя Гельмгольца». Часть ускорителя уже строится на территории кампуса GSI/FAIR.
На основе первого криомодуля HELIAC и существующего инжектора высокого заряда HLI будет разработана специализированная система облучения. В числе особенностей – контролируемая температура образцов и автоматизированная обработка образцов.
Сочетание технологии сверхпроводящих ускорителей и новых методов облучения и характеризации материалов должно обеспечить более быстрое, воспроизводимое и энергоэффективное исследование потенциальных материалов для термоядерного синтеза. Совместно GSI/FAIR и Университет имени Гёте стремятся превратить HELIAC в уникальную инфраструктуру для квалификации материалов для термоядерного синтеза с использованием ионных пучков — единственную в своем роде в Европе.
«Практическое применение» ускорительных технологий
Проект SIBAF координирует д-р Максим Миски-Оглу, руководитель исследовательской группы по сверхпроводящим линейным ускорителям в GSI/FAIR. «SIBAF позволит перевести накопленный за многие годы опыт в области технологии сверхпроводящих линейных ускорителей в практическое применение», — объясняет Миски-Оглу. Таким образом, эти разработки могут напрямую способствовать поиску подходящих материалов для будущих термоядерных электростанций.
Профессор Мария Эухения Тоимиль-Моларес, руководитель отдела материаловедения, считает новую установку для облучения важным дополнением к существующей исследовательской инфраструктуре. Непрерывное волновое облучение тяжелыми ионами позволяет быстрее и лучше контролировать накопление повреждений и, таким образом, может внести существенный вклад в квалификацию новых материалов.
Значение для будущих энергетических технологий
Для профессора Томаса Нильссона, научного директора GSI и FAIR, это финансирование также демонстрирует возрастающую важность исследований Дармштадта для новых энергетических технологий.
«SIBAF значительно продвинет разработку и квалификацию материалов для термоядерных применений, одновременно предоставляя отличные возможности для подготовки следующего поколения ученыхи инженеровв области ускорительных и термоядерных технологий», — сказал Нильссон. Проект также укрепит вклад Германии в международные исследования в области термоядерного синтеза.
Консорциум также выражает признательность профессору Винфриду Барту за его вклад в разработку концепции, подготовку и первоначальную подачу проектного предложения.
Часть программы финансирования «Fusion 2040»
SIBAF получает поддержку в рамках программы финансирования «Базовые технологии для термоядерного синтеза – на пути к термоядерной электростанции». Это финансирование направлено на поддержку ключевых технологий, необходимых для строительства и эксплуатации будущих термоядерных электростанций.
Данное руководство является частью программы «Термоядерный синтез 2040 – Исследования на пути к термоядерной электростанции». Его цель – заложить научно-техническую основу, необходимую для строительства и эксплуатации первой термоядерной электростанции в Германии. Исследования в области термоядерного синтеза также являются частью программы правительства Германии «Высокотехнологичная повестка дня Германии».
(ДАРМШТАДТ – RED/GSI)
Изображение: Первый криомодуль HELIAC CM1: через прямоугольные дверцы видны сверхпроводящие соленоиды и резонаторы. Фото: GSI
