14.05.2024

Сплав для продления работы будущего термоядерного реактора нашли специалисты из НИЯУ МИФИ

Как сообщили в пресс-службе НИЯУ МИФИ, специалисты университета совместно с коллегами из КНР предложили новый сплав, который, согласно гипотезе, лучше всего подойдет для внутренних стенок строящегося международного термоядерного реактора ИТЭР. В качестве такого материала предложен сплав вольфрама, хрома и иттрия.

"Группа исследователей лаборатории "Физико-химические процессы в стенках термоядерных установок" НИЯУ МИФИ впервые исследовали накопление дейтерия в высокотехнологичном сплаве вольфрама, хрома и иттрия. Предполагается, что такие сплавы могут продлить срок службы термоядерного реактора", - рассказали в пресс-службе.

Как напомнили в МИФИ, пока что в качестве материала для стенок реактора, обращенных непосредственно к плазме, планируется использовать вольфрам благодаря его тугоплавкости. Аналогичным способом в крупных исследовательских реакторах, таких как JET (Великобритания), ASDEX Upgrade (Германия) и WEST (Франция), вольфрам успешно применяется в последние годы.

В будущих термоядерных реакторах потоки тепла и частиц будут выше, чем в существующих исследовательских реакторах, как планируют физики. Однако есть опасения, что в таких условиях эксплуатации вольфрам будет деградировать и станет непригодным для применения. Поглощение стенками водорода, изотопом которого является дейтерий, считается в этом случае главной проблемой.

В термоядерных реакторах обращенный к плазме материал будет подвергаться воздействию высоких потоков частиц плазмы (дейтерий, тритий, гелий) и нейтронного облучения, что ухудшит его характеристики, как рассказал научный сотрудник кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ Зорий Арутюнян. Это приведет к загрязнению реактора и ухудшит его работу. "Наименьшим сроком службы в термоядерном реакторе обладает материал, обращенный к плазме", - отметил он.

На основе вольфрама с добавлением иттрия и хрома, после обработки высоковакуумным отжигом, экспериментальный сплав показал высокую устойчивость к воздействию дейтерия. Поглощает водород он меньше. Метод внедрения ионов дейтерия на ионно-пучковой установке был применен после эксперимента. В высокорейтинговом научном журнале Journal of Nuclear Materials опубликованы результаты исследования.

ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) является первым в мире международным термоядерным экспериментальным реактором, строящимся усилиями международного сообщества в Провансе близ Марселя (Франция). В основе реактора - технология токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), которая была разработана в 1950-е годы советскими академиками Игорем Таммом и Андреем Сахаровым. Демонстрация научной и технической возможности получения человечеством термоядерной энергии для мирных задач является целью ИТЭР.

Европейский союз, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США и Япония совместно строят реактор. От стоимости сооружения 45% установки вносит Европа, остальные страны, включая Россию, - по 9%. За производство 25 уникальных систем будущей установки отвечают российские предприятия.