Взаимодействие плазмы с внутренней стенкой термоядерного реактора остается одной из ключевых проблем для получения термоядерной энергии.
«Материал внутренней стенки реактора подвергается воздействию интенсивных потоков частиц изотопов водорода, гелия и нейтронов. Это приводит к изменениям эксплуатационных характеристик материала и уменьшает срок службы реактора».
Младший научный сотрудник кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ Зорий Арутюнян
На сегодняшний день лучшим материалом для внутренних стенок термоядерного реактора считается вольфрам, благодаря своим физическим свойствам, таким как высокая температура плавления и теплопроводность, низкое распыление под действием плазмы.
В будущих термоядерных электростанциях безопасность эксплуатации будет иметь первостепенное значение. Однако одной из потенциальных проблем использования чистого вольфрама в качестве материала внутренней стенки реактора может стать образование летучего оксида вольфрама и его выброс в окружающую среду при аварийных ситуациях.
«Согласно расчетам, скорость выделения оксида вольфрама в атмосферу может достигать несколько сотен кг/ч с поверхности площадью 1 тыс. м2. Такое активное испарение материала и радиоактивный выброс при авариях необходимо минимизировать. Поэтому необходимо рассматривать и другие материалы внутренней стенки термоядерного реактора, помимо чистого вольфрама».
Зорий Арутюнян
Сегодня ученые разных стран разрабатывают новые сплавы на основе вольфрама с улучшенными свойствами. В вольфрам добавляют стабильные оксидообразующие легкие элементы, такие как хром, титан, иттрий, кремний. При обычной работе термоядерного реактора плазма распыляет добавленные легкие элементы, оставляя почти чистую поверхность вольфрама. При аварии, когда температура внутренней стенки повышается, добавленные элементы в вольфрам обогащают поверхность и в присутствии кислорода создают собственный оксидный слой на поверхности, что защищает вольфрам от дальнейшего окисления и сублимации. Благодаря такой концепции работы инновационные сплавы получили название «умных» сплавов.
Ученые НИЯУ МИФИ впервые исследовали накопление гелия и дейтерия в перспективных «умных» сплавах. Это, по их мнению, поможет определять пригодность данных сплавов для применения в термоядерных реакторах.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Nuclear Materials.
Ранее +1Платформа рассказывала, что ученые Южного федерального университета разработали нанобиоуголь для сохранения и восстановления почвы. Инновация может внести серьезный вклад в обеспечение продовольственной безопасности в стране.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.
Свежие комментарии