Специалисты национального исследовательского ядерного университета МИФИ совместно с коллегами из КНР предложили новый сплав, который, согласно гипотезе, лучше всего подойдет для внутренних стенок строящегося международного термоядерного реактора ИТЭР.
Как сообщили в пресс-службе НИЯУ МИФИ, 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", — отметили в пресс-службе.
Пока что, как напомнили в МИФИ, в качестве материала для стенок реактора, обращенных непосредственно к плазме, планируется использовать вольфрам благодаря его тугоплавкости. В последние годы вольфрам успешно применяется аналогичным способом в крупных исследовательских реакторах, таких как JET (Великобритания), ASDEX Upgrade (Германия) и WEST (Франция).
Однако физики планируют, что в будущих термоядерных реакторах потоки тепла и частиц будут выше, чем в существующих исследовательских реакторах. Есть опасения, что в таких условиях эксплуатации вольфрам будет деградировать и станет непригодным для применения. Главной проблемой здесь считается поглощение стенками водорода, изотопом которого является дейтерий.
Как рассказал научный сотрудник кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ Зорий Арутюнян, в термоядерных реакторах обращенный к плазме материал будет подвергаться воздействию высоких потоков частиц плазмы (дейтерий, тритий, гелий) и нейтронного облучения, что ухудшит его характеристики. Это приведет к загрязнению реактора и ухудшит его работу.
"Наименьшим сроком службы в термоядерном реакторе обладает материал, обращенный к плазме", — отметил ученый.
Экспериментальный сплав на основе вольфрама с добавлением иттрия и хрома, после обработки высоковакуумным отжигом, показал высокую устойчивость к воздействию дейтерия. Он меньше поглощает водород. В ходе эксперимента был применен метод внедрения ионов дейтерия на ионно-пучковой установке. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Journal of Nuclear Materials.
О проекте ИТЭР
ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) — первый в мире международный термоядерный экспериментальный реактор, строящийся усилиями международного сообщества в Провансе близ Марселя (Франция). В основе реактора — технология токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), разработанная в 1950-е годы советскими академиками Игорем Таммом и Андреем Сахаровым. Цель ИТЭР — продемонстрировать научную и техническую возможность получения человечеством термоядерной энергии для мирных целей.
Строят реактор совместно Европейский союз, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США и Япония. Европа вносит 45% от стоимости сооружения установки, остальные страны, включая Россию, — по 9%. Российские предприятия отвечают за производство 25 уникальных систем будущей установки.
