Uutta tekniikkaa ITER-fuusioreaktorin sisäseinien puhdistukseen

Kehitteillä etäohjattava puhdistuslaite myös teollisuuden tarpeisiin

VTT ja pinnoitteisiin erikoistunut DIARC-Technology Oy ovat kehittäneet lupaavia tekniikoita ITER-fuusioreaktorin seinäkomponenttien puhdistamiseen mm. radioaktiivisesta tritiumista, jonka määrä reaktorissa on pidettävä tietyn turvarajan alapuolella.

Etelä-Ranskaan rakenteilla olevan ITER-fuusioreaktorin teknologialta edellytetään paljon, sillä sen avulla hallitaan sadassa miljoonassa celsiusasteessa palavaa fuusioplasmaa. Lisähaasteita tulee siitä, että ensimmäisenä kuuman plasman vastaanottava pinta, ns. ensiseinä, on pidettävä alle 300 asteen lämpötilassa.

Ajan myötä seinäkomponentit kuluvat, ja pinnasta irronnut materiaali voi plasman mukana kulkeutuessaan muodostaa kerrostumia, joissa on runsaasti tritiumia. Hyväksi tekniikaksi tritiumongelman ratkaisemiseen on osoittautunut reaktorin seinäpintojen puhdistaminen plasma- tai kaaripurkauksien avulla.

Lupaavin teknologinen ratkaisu ITERiin näyttää VTT:n tutkimuksen perusteella olevan laite, jossa on vaihtopää plasma- ja kaaripurkauspuhdistusta varten. Kaaripurkauksella hoidetaan laajat yhtenäiset alueet ja plasmapuhdistuksella käydään läpi tarkkuutta vaativat kohdat sekä reaktorin sisällä olevat, fuusioplasman ominaisuuksien ja käyttäytymisen tutkimiseen tarvittavat diagnostiikkapeilit.

Kaaripurkausmenetelmässä voimakas sähkökenttäpulssi sytyttää hitsausliekin tapaisen purkauksen puhdistettavan pinnan läheisyyteen ja prosessissa irronnut materiaali suuntautuu plasmapilvenä poispäin pinnasta. Irronnut materiaali kerätään talteen terässylinteriin, joka hävitetään muun radioaktiivisen jätteen mukana puhdistuksen jälkeen. Kaaripurkauspuhdistusta varten on rakennettu demolaite, joka pystyy muutamassa minuutissa puhdistamaan A4-paperiarkin kokoisen pinnan muutaman mikrometrin paksuisista kerrostumista. Tällaiset kerrostumat ovat todennäköisesti vastassa ITERin reaktorikammion seinillä.

Plasmapuhdistuksessa pintaa pommitetaan ionisuihkulla, joka pikku hiljaa poistaa pinnasta epäpuhtauksia. Tekniikka sopii erityisesti peilimäisten tai sileiden pintojen hellävaraiseen puhdistamiseen. Myös plasmapuhdistuksessa tarvitaan terässylinteri keräämään irronnut materiaali.

Puhdistusmenetelmät ovat tehokkaimmillaan tyhjiössä, mutta niitä voi soveltaa missä paineolosuhteissa hyvänsä. Tällä hetkellä tavoitteena on kehittää kompakti, robottikäsien avulla etäohjattava puhdistuslaite. Laite soveltuisi sellaisenaan erinomaisesti myös teollisuuden tarpeisiin tilanteissa, joissa vaikeasti lähestyttäviä komponentteja pitää puhdistaa pidentämättä huoltoseisokkia.

ITER-reaktorin huollossa etäoperoinnilla ja virtuaalitekniikoilla on keskeinen sija, ja niillä on laajemmaltikin sovellusmahdollisuuksia myös teollisuudessa. Euroopan fuusio-ohjelman huoltorobotin täyden mittakaavan kokoinen tutkimusympäristö sijaitsee Tampereella VTT:n tiloissa.

ITER toteutetaan maailmanlaajuisena hankkeena, jossa mukana ovat mm. EU:n lisäksi Venäjä, Japani, Kiina, Etelä-Korea, USA ja Intia.
Lähde: VTT
Kuva: Fusion Yearbook'in kannesta kuvakaappaus

0 kommenttia:

Lähetä kommentti