Ученые МИФИ создали «умное покрытие» для термоядерных реакторов

Российские ученые разработали так называемое «умное покрытие» для внутренних стенок термоядерных реакторов, которое способно самостоятельно устранять микротрещины, возникающие при воздействии мощных тепловых ударов плазмы. Об этом сообщили в Национальном ядерном университете МИФИ.

Одной из ключевых нерешенных проблем при создании термоядерного реактора ИТЭР остается выбор материала для внутренней стенки, контактирующей с раскаленной плазмой. Температура плазмы в таких установках достигает миллионов градусов, и любые повреждения стенок приводят к попаданию частиц материала в плазму. Это, в свою очередь, вызывает ее охлаждение и ухудшает условия протекания термоядерной реакции.

Группа российских ученых из ООО «РАРМА» (Липецк), научного института Росатома в Троицке и МИФИ предложила инновационный способ защиты стенок реактора и снижения количества примесей в плазме. Он основан на диффузионном насыщении вольфрамовой поверхности атомами бора. Вольфрам выбран в качестве основного материала для внутренних стенок реакторов ИТЭР, китайского BEST и других аналогичных установок благодаря своей высокой температуре плавления, однако даже он подвержен эрозии под воздействием плазмы.

Как пояснили в МИФИ, при борировании вольфрамовой поверхности на ней формируются защитные слои боридов — соединений бора и вольфрама, относящихся к классу сверхвысокотемпературных материалов. Эти слои препятствуют попаданию в плазму многозарядных примесей, которые негативно влияют на стабильность реакции.

Кроме того, борированное покрытие обладает эффектом самовосстановления. Микротрещины, возникающие при тепловых ударах, «залечиваются» за счет плавления окислов бора с образованием стекловидной фазы. Сравнительные испытания показали, что вольфрам с таким диффузионным покрытием демонстрирует значительно лучшие характеристики по сравнению с обычным вольфрамом без защиты.

Еще одним важным свойством нового покрытия является высокая способность бора поглощать кислород. По расчетам ученых, борированный слой толщиной около 0,1 миллиметра позволит эффективно снижать содержание примесей в термоядерной плазме на протяжении всего срока эксплуатации реактора ИТЭР. При этом отпадает необходимость в использовании сложной системы борирования в тлеющем разряде, которая сейчас только проектируется.

Разработка может стать важным шагом в повышении надежности и эффективности термоядерных реакторов и приблизить практическое использование управляемого термоядерного синтеза.

Рекомендуем также:

1. Хотите томаты уже в начале лета: обзор 15 лучших ранних сортов и гибридов для открытого грунта
2. Проверки квартир станут строже уже с февраля: контролирующие службы получат новые основания для визитов
3. Ягоды будут крупнее и слаще: как правильно подкармливать жимолость для рекордного урожая
4. Пенсионеры со сбережениями оказались под угрозой: из-за накоплений могут лишить льгот и доплат
5. Злые люди, змеи, грязь и ужасная еда: честный отзыв туристов об отдыхе в Абхазии, который многих разочаровал