Kürzlich erzielte das Team des Südwestlichen Instituts für Physik der Kernindustrie (SWIP) der China National Nuclear Corporation (CNNC) im Bereich der Wandbehandlungstechnologie des Internationalen Thermonuklearen Versuchsreaktors (ITER) wichtige Fortschritte: Es bestand nicht nur die abschließende Bewertung des ergänzenden Designs (Delta FDR) für das Projekt der permanenten Elektroden des Glimmentladungs-Reinigungssystems (GDC), sondern führte auch gemeinsam mit CNNC 23 erfolgreich die Ausschreibung für den Entwurf und die Fertigung des Borierungssystems und des Gasversorgungssystems des Röntgenkristallspektrometers (XRCS) an und unterzeichnete den Vertrag in Frankreich. Dies markiert eine neue Erweiterung der Kernkompetenzen des chinesischen Teams im Bereich der Wandbehandlungstechnologie des ITER-Geräts: Der Geschäftsbereich erstreckt sich nun von der ursprünglichen Glimmentladungsreinigung auf die Borierung der Wandbehandlung, wodurch eine durchgängige technologische Kette von der Verunreinigungsentfernung bis zur Oberflächenvorbehandlung erreicht wird. Dies wird eine entscheidende Unterstützung für den Betrieb der vollständig aus Wolfram bestehenden ersten Wand des ITER-Geräts bieten.
Diese beiden Aufgaben stehen in direktem Zusammenhang mit der strategischen Designänderung, die ITER im Jahr 2023 beschlossen hat, die erste Wand von metallischem Beryllium auf metallisches Wolfram umzustellen. Obwohl Wolfram hohen Temperaturen standhält, verunreinigen die von ihm freigesetzten Verunreinigungen das Plasma erheblich. Besonders in der empfindlichen Anfangsphase der Entladung können selbst Spuren von Verunreinigungen zu einem unkontrollierten Energieverlust durch Strahlung führen. Als „leistungsstarker Staubsauger" im Vakuumgefäß des ITER erzeugt das vom chinesischen Team verantwortete GDC-System durch Glimmentladung kaltes Plasma, das die an den Gefäßwänden adsorbierten Restgase und Verunreinigungen bombardiert und entfernt. Bei dieser speziellen Delta-FDR-Bewertung wurde die Herausforderung der Herstellbarkeit der Elektroden in komplexen Räumen gelöst, wodurch das letzte Hindernis für den Übergang des gesamten GDC-Systems vom Konstruktionsentwurf zur technischen Fertigung beseitigt wurde.
Gleichzeitig übernimmt das neu beauftragte Borierungssystem die Rolle eines präzisen „Oberflächenbeschichters". Angesichts des Verunreinigungsrisikos durch die vollständig aus Wolfram bestehende Wand erzeugt dieses System durch glimmentladungsgestützte Abscheidung eine nur 10–100 Nanometer dicke Bor-Schicht auf allen plasma-zugewandten Oberflächen. Diese Bor-Schicht mit niedriger Ordnungszahl dient einerseits als physikalische Barriere, die das Sputtern und Freisetzen von Wolfram-Verunreinigungen mit hoher Ordnungszahl wirksam unterdrückt; andererseits fungiert sie wie ein Schwamm, der effizient Sauerstoff, Kohlenstoff und andere Verunreinigungen einfängt und „absaugt", die aus den Gefäßwänden entweichen, und verhindert, dass diese in das Plasmazentrum gelangen und Strahlungskühlung verursachen. Bemerkenswert ist, dass das Design dieses Borierungssystems die Testerfahrungen mehrerer bestehender Tokamaks kombinieren wird, um es erstmals in der großtechnischen ITER-Anlage einzusetzen. Es ist zudem mit der zukünftigen tritiumhaltigen Betriebsumgebung kompatibel und bietet so eine Gewährleistung für den experimentellen Betrieb des ITER-Geräts.
Gemäß den Vertragsvereinbarungen wird das Konsortium die gesamte Aufgabenkette von der Detailkonstruktion über die Gerätefertigung bis zur Montage vor Ort übernehmen, was die umfassenden Fähigkeiten des chinesischen Teams bei der Integration komplexer Fusionssystems zeigt.
Der stellvertretende Generaldirektor der ITER-Organisation, Rodolphe, würdigte bei einem Austausch mit dem chinesischen Team die koordinierte Förderung der GDC- und Borierungsprojekte in hohem Maße. In den nächsten Schritten wird das chinesische Team streng nach dem Gesamtplan von ITER die Fertigstellung und Lieferung der GDC-Elektroden sowie die Meilensteinziele der neuen Verträge in hoher Qualität umsetzen und mit solider technischer Stärke und herausragender ingenieurtechnischer Praxis weiterhin chinesische Weisheit und chinesische Stärke zur internationalen Fusionsenergieentwicklung beitragen.