nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2026-3-134-141nuc-1085Research ArticleСтатьиРАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ БОРОНИЗАЦИИ ДЛЯ ТОКАМАКА КТМDEVELOPMENT OF BORONIZATION METHODOLOGY FOR THE KTM TOKAMAKhttps://orcid.org/0009-0004-4550-5317ДүйсенА. Ж.DuisenA. Zh.

Айдос Жақсыбайұлы Дүйсен - Начальник лаборатории экспериментальной физики токамаков, отдела термоядерных исследований.

Курчатов

Kurchatov

duysen@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0003-4578-1798ЧектыбаевБ. Ж.ChektybayevB. Zh.

Бауржан Жамбулович Чектыбаев - Заместитель директора по термоядерным исследованиям.

Курчатов; Семей

Kurchatov; Semey

chektybaev@nnc.kzhttps://orcid.org/0009-0005-1901-0748КоровиковА. Г.KorovikovA. G.

Александр Генадьевич Коровиков - Главный инженер

Курчатов

Kurchatov

Korovikov@nnc.kzhttps://orcid.org/0009-0000-1409-7139КашикбаевЕ. А.KashikbayevYe. A.

Ержан Айытбаевич Кашикбаев - Начальник отдела термоядерных исследований.

Курчатов; Семей

Kurchatov; Semey

Kashikbaev@nnc.kzПолковниковВ. С.PolkovnikovV. S.

Виктор Сергеевич Полковников - Начальник службы вакуумных систем.

Курчатов

Kurchatov

Polkovnikov_V_S@nnc.kzhttps://orcid.org/0009-0007-3457-9638ОльховикД. А.OlkhovikD. A.

Дмитрий Анатольевич Ольховик - Начальник комплекса - главный инженер КТМ.

Курчатов

Kurchatov

Olkhovik@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0001-9731-568XКусаиновА. Т.KussainovA. T.

Ануар Толеугалиевич Кусаинов - Начальник лаборатории экспериментальных физических установок.

Курчатов

Kurchatov

kusainov@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0003-0088-6828ЖенісҚ.ZhenisK.

Құлан Женіс - инженер 2-ой категории лаборатории экспериментальных физических установок.

Курчатов

Kurchatov

kulan@nnc.kzФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РККазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RKKazakhstanФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК; НАО «Шакарим университет»КазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RK; NP JSC “Shakarim University”Kazakhstan20261610202603134141Copyright © Дүйсен А.Ж., Чектыбаев Б.Ж., Коровиков А.Г., Кашикбаев Е.А., Полковников В.С., Ольховик Д.А., Кусаинов А.Т., Женіс Қ., 20262026Дүйсен А.Ж., Чектыбаев Б.Ж., Коровиков А.Г., Кашикбаев Е.А., Полковников В.С., Ольховик Д.А., Кусаинов А.Т., Женіс Қ.Duisen A.Z., Chektybayev B.Z., Korovikov A.G., Kashikbayev Y.A., Polkovnikov V.S., Olkhovik D.A., Kussainov A.T., Zhenis K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/1085

В данной работе проведен литературный обзор применения и особенностей боронизации на установках типа токамак, обоснована методика подготовки вакуумной камеры (ВК) токамака КТМ к плазменным экспериментам с использованием системы боронизации на основе карборана. Описана техническая реализация процесса в условиях тлеющего разряда, включая конструкцию системы подачи паров с обогреваемым ресивером и транспортного тракта на токамаке КТМ. Представлен проект разрабатываемого диагностического комплекса для оперативного контроля чистоты среды, объединяющий масс-спектрометрию и оптический мониторинг линии излучения бора.

In this paper, a literature review on the application and features of boronization in tokamak-type devices is presented, and a methodology for preparing the vacuum chamber of the KTM tokamak for plasma experiments using a carboranebased boronization system is substantiated. The technical implementation of the process under glow discharge conditions is described, including the design of the vapor delivery system with a heated receiver and the transport line on the KTM tokamak. A project of the diagnostic complex under development for real-time monitoring of the environment purity, combining mass spectrometry and optical monitoring of the boron emission line, is presented.

токамакКТМборонизациятлеющий разрядпервая стенкаtokamakKTMboronizationglow dischargefirst wallДанная исследовательская работа выполнена при финансовой поддержке Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках грантового финансирования МНВО РК проекта AP26103385 по теме «Исследование влияния условий проведения экспериментов на параметры плазменного разряда токамака КТМ»ReferencesJ. Winter, H.G. Esser, L. Konen, V. Philipps, H. Reimer, J. von Seggern, J. Schlüter, E. Vietzke, F. Waelbroeck, P. Wienhold, T. Banno, D. Ringer, S. Veprek, Boronization in TEXTOR, J. Nucl. Mater. 162 (1989) 713–723, https://doi.org/10.1016/0022-3115(89)90352-8.J. Winter, H.G. Esser, L. Konen, V. Philipps, H. Reimer, J. von Seggern, J. Schlüter, E. Vietzke, F. Waelbroeck, P. Wienhold, T. Banno, D. Ringer, S. Veprek, Boronization in TEXTOR, J. Nucl. Mater. 162 (1989) 713–723, https://doi.org/10.1016/0022-3115(89)90352-8.H. F. Dylla, M. G. Bell, R. J. Hawryluk, et al., J. Nucl. Mater. 176–177, 337 (1990).H. F. Dylla, M. G. Bell, R. J. Hawryluk, et al., J. Nucl. Mater. 176–177, 337 (1990).Saidoh, M.; Ogiwara, N.; Shimada, M.; Arai, T.; Hiratsuka, H.; Koike, T.; Shimizu, M.; Ninomiya, H.; Nakamura, H.; Jimbou, R.Initial boronization of JT-60U tokamak using decaborane. Jpn. J. Appl. Phys. 1993, 32, 3276–3281 J. Winter, et al., ”Bomntrimethyl B(CH3)3 A less hazardous substance for boronization,” J. Nucl. Mater., 1768~177, pp 486-489, (1990).Saidoh, M.; Ogiwara, N.; Shimada, M.; Arai, T.; Hiratsuka, H.; Koike, T.; Shimizu, M.; Ninomiya, H.; Nakamura, H.; Jimbou, R.Initial boronization of JT-60U tokamak using decaborane. Jpn. J. Appl. Phys. 1993, 32, 3276–3281 J. Winter, et al., ”Bomntrimethyl B(CH3)3 A less hazardous substance for boronization,” J. Nucl. Mater., 1768~177, pp 486-489, (1990).Sharapov, V.M.; Mirnov, S.V.; Grashin, S.A.; Lebedev, S.V.; Kovan, I.A.; Krasilnikov, A.V.; Krupin, V.A.; Levin, L.S.; Romannikov,A.N.; Zakharov, A.P. Boronization of Russian tokamaks from carborane precursors. J. Nucl. Mater. 1995, 220–222, 730–735.Sharapov, V.M.; Mirnov, S.V.; Grashin, S.A.; Lebedev, S.V.; Kovan, I.A.; Krasilnikov, A.V.; Krupin, V.A.; Levin, L.S.; Romannikov,A.N.; Zakharov, A.P. Boronization of Russian tokamaks from carborane precursors. J. Nucl. Mater. 1995, 220–222, 730–735.J. Winter, et al., ”Borontrimethyl B(CH3)3 A less hazardous substance for boronization,” J. Nucl. Mater., 1768~177, pp 486-489, (1990).J. Winter, et al., ”Borontrimethyl B(CH3)3 A less hazardous substance for boronization,” J. Nucl. Mater., 1768~177, pp 486-489, (1990).F. L. Tabarés, E. de la Cal, D. Tafalla, R. Balbín, T. Estrada, I. García-Cortés, M. A. Ochando, M. A. Pedrosa, and B. Zurro, “Boronization of the TJ-I tokamak by trimethylboron and decaborane,” J. Nucl. Mater. 220–222, 688–692 (1995).F. L. Tabarés, E. de la Cal, D. Tafalla, R. Balbín, T. Estrada, I. García-Cortés, M. A. Ochando, M. A. Pedrosa, and B. Zurro, “Boronization of the TJ-I tokamak by trimethylboron and decaborane,” J. Nucl. Mater. 220–222, 688–692 (1995).Skinner C.H., Bedoya F., Scotti F., Allain J.P., Blanchard W.,Cai D., Jaworski M. and Koel B.E. 2017 Nucl. Mater. Energy 12 744–8.Skinner C.H., Bedoya F., Scotti F., Allain J.P., Blanchard W.,Cai D., Jaworski M. and Koel B.E. 2017 Nucl. Mater. Energy 12 744–8.K. Kondo, et al., Impurity behavior in boronized Heliotron E, J. Nucl. Mater. 220-222 (1995) 1052–1056.K. Kondo, et al., Impurity behavior in boronized Heliotron E, J. Nucl. Mater. 220-222 (1995) 1052–1056.E.A. Azizov, et al., Kazakhstan tokamak for material testing conceptual design and basis parameters, Fusion Eng. Des. 56-57 (2001) 831–835.E.A. Azizov, et al., Kazakhstan tokamak for material testing conceptual design and basis parameters, Fusion Eng. Des. 56-57 (2001) 831–835.I.S. Obraztsov, D.V. Ryzhakov, B.Z. Chektybaev, et al., Preparation of vacuum chamber of the KTM tokamak for experiments, Phys. At. Nucl. 86 (Suppl 1) (2023), S53– S56, https://doi.org/10.1134/S1063778823130069.I.S. Obraztsov, D.V. Ryzhakov, B.Z. Chektybaev, et al., Preparation of vacuum chamber of the KTM tokamak for experiments, Phys. At. Nucl. 86 (Suppl 1) (2023), S53– S56, https://doi.org/10.1134/S1063778823130069.Krat, S.A., Chektybayev, B.Z., Batyrbekov, E.G. et al. Diagnostics of Long-Term Erosion and Deposition of the Material of the First Wall in the KTM Tokamak: Testing and First Results. Phys. Atom. Nuclei 88 (Suppl 2), S186– S194 (2025). https://doi.org/10.1134/S1063778825140078.Krat, S.A., Chektybayev, B.Z., Batyrbekov, E.G. et al. Diagnostics of Long-Term Erosion and Deposition of the Material of the First Wall in the KTM Tokamak: Testing and First Results. Phys. Atom. Nuclei 88 (Suppl 2), S186– S194 (2025). https://doi.org/10.1134/S1063778825140078.Liu Y.M. et al 2025 Studies of material deposition during boronization using quartz crystal microbalance in EAST Nucl. Mater. Energy 44 101964.Liu Y.M. et al 2025 Studies of material deposition during boronization using quartz crystal microbalance in EAST Nucl. Mater. Energy 44 101964.Rohde V., Krieger K., Hohmann T.-O., Redl A., Hobirk J., AnS. and Sasidharan S. 2025 Nucl. Mater. Energy 45 102036.Rohde V., Krieger K., Hohmann T.-O., Redl A., Hobirk J., AnS. and Sasidharan S. 2025 Nucl. Mater. Energy 45 102036.Fu Jia et al 2012 Plasma Sci. Technol. 14 1048Fu Jia et al 2012 Plasma Sci. Technol. 14 1048Bortolon A. et al 2019 Nucl. Mater. Energy 19 384Bortolon A. et al 2019 Nucl. Mater. Energy 19 384Hanna Schamis et al 2025 Nucl. Fusion 65 086037Hanna Schamis et al 2025 Nucl. Fusion 65 086037Жүнісбек С.А., Чектыбаев Б.Ж., Садыков А.Д., Жаксыбаева А.А., Женіс Қ., Мадиянова Ә.Н. «Результаты спектроскопических измерений плазменных разрядов на Токамаке КТМ». Вестник НЯЦ РК. 2023;(3):193. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-193.Жүнісбек С.А., Чектыбаев Б.Ж., Садыков А.Д., Жаксыбаева А.А., Женіс Қ., Мадиянова Ә.Н. «Результаты спектроскопических измерений плазменных разрядов на Токамаке КТМ». Вестник НЯЦ РК. 2023;(3):193. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-3-193.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.