Fusionsexperimentet ITER blir med sina 23 000 ton och 30 meter i diameter världens största tokamakreaktor. Experimentets framgång hänger emellertid på små detaljer, som neutrondetektorer av diamant som endast är en halv millimeter tjocka.
Ansvaret för diamantdetektorerna, som är en viktig del av ITER:s diagnostiska utrustning, vilar på Rysslands nationella ITER-organisation och de kommer att tillverkas vid en speciell anläggningen vid forskningsinstitutet TRINITI (Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research) utanför Moskva.
- I ITER kommer detektorerna att utsättas för ett högt neutronflöde och hög temperatur och det är vår uppgift att tillverka diamantdetektorer som klarar av att stå emot så extrema förhållanden, säger anläggningens chef Nikolay Rodionov.
Den invecklade tillverkningsprocessen består av ett stort antal steg och börjar med att råmaterialet, i form av enkristallina diamantplattor med hög renhetsgrad, analyseras med hjälp av mycket känsliga instrument för att testa kvaliteten och identifiera defekter.
I nästa steg används laser för att skära till plattorna så att de får rätt form och storlek. Därefter elimineras eventuella defekter genom att diamantplattorna glödgas i en vakuumugn vid en temperatur på minst 1 500 grader Celsius och organiska orenheter avlägsnas med hjälp av specialblandade syror. Eftersom så känsliga komponenter som neutrondetektorer inte får innehålla ens de minsta orenheter renas diamantkristallerna dessutom ytterligare av en jonstråle bestående av syre- eller argonjoner.
Efter att de renats beläggs diamantplattorna med ett lager metall, i form av guld, platina, titan eller aluminium, och förses med strömledare av guld eller aluminium. Ledarna, som svetsas fast, är endast 30 mikrometer tjocka och går knappt att se med blotta ögat.
Till slut placeras detektorerna i ett tunna safirfästen och sätts fast med två membran av brons eller koppar i ITER:s vertikala neutronkamera.
Till 2018 ska de ryska specialisterna vid TRINITI ha tillverkat runt 100 diamantdetektorer, inklusive provexemplar, prototyper och reservdetektorer. I dagsläget är anläggningen utrustad för tillverkning av attrapper och provexemplar, men ytterligare moderniseringar är på gång för att förbereda inför produktionen av prototyper och serietillverkning av detektorer.
