Термоядерный прорыв: 3D-принтеры создают компоненты для реакторов будущего

Управление по атомной энергии Великобритании (UKAEA) приступило к использованию передовых установок для 3D-печати, открывая новые горизонты в создании уникальных компонентов для будущих термоядерных реакторов. Эти технологии призваны решить одну из самых сложных задач на пути к чистой энергии синтеза.

Компоненты внутри будущих термоядерных электростанций должны функционировать в невероятно сложных условиях, включая экстремальные температуры, мощные нейтронные потоки и интенсивные магнитные поля. Это требует применения сложных комбинаций материалов и высочайшей точности проектирования, что делает традиционное производство чрезвычайно дорогим и трудоемким.

Аддитивное производство идеально подходит для создания деталей со сложной геометрией и в небольших объемах. Это делает технологию незаменимой для такой сферы, как термоядерный синтез, где каждая установка уникальна и требует индивидуальных компонентов. В UKAEA убеждены, что 3D-печать сыграет ключевую роль в будущем отрасли, значительно снизив производственные затраты. Как отметил Рой Маршалл, руководитель отдела производства, монтажа и технического обслуживания UKAEA, «будущим термоядерным электростанциям потребуются тысячи или даже миллионы компонентов, и аддитивное производство необходимо, чтобы сделать синтез коммерчески жизнеспособным».

В новом Центре вспомогательного обеспечения (CSF) был запущен первый аппарат — eMELT Electron Beam Powder Bed Fusion. Он использует технологию электронного луча для спекания порошка вольфрама в твердые компоненты с плотностью, близкой к 100%. Вольфрам, известный своей тугоплавкостью, будет наноситься на другие материалы, такие как медь, хром-циркониевый сплав и специальная сталь Eurofer 97, разработанная для термоядерных установок.

Вторая установка, SLM280, работающая по принципу селективного лазерного плавления, будет использоваться для экспериментов с производством деталей особо сложной геометрии и с уникальными комбинациями материалов. Обе технологии направлены на создание компонентов, непосредственно контактирующих с плазмой и подвергающихся колоссальным температурным нагрузкам. Кроме того, они позволят сократить зависимость от традиционных методов, таких как сварка, тем самым уменьшая количество производственных операций.

Новый центр объединяет передовые технологии и специализированные мастерские под одной крышей, способствуя тесному сотрудничеству между производственными командами и группами исследователей. Сейчас UKAEA активно работает над подготовкой коммерческих партнеров к крупномасштабному производству, которое станет основой для термоядерных электростанций будущего. В ближайшее время на новых машинах начнется изготовление первых экспериментальных образцов для всестороннего изучения свойств материалов, полученных методом 3D-печати.