Российские исследователи создали «умное покрытие» для стенок термоядерных реакторов, способное самостоятельно восстанавливать микротрещины, возникающие при интенсивных тепловых ударах от плазмы.
Одной из основных проблем при разработке термоядерного реактора ИТЭР является выбор материала для внутренней стенки, обращенной к раскаленной плазме. Температура плазмы в таких установках достигает миллионов градусов, что приводит к повреждению стенок и испарению частиц, ухудшая термоядерную реакцию. Группа ученых из ООО «РАРМА», научного института Росатома и МИФИ предложила новый метод защиты стенок от эрозии и снижения примесей в плазме: насыщение вольфрамовой поверхности атомами бора.
В МИФИ рассказали, что внутренние поверхности реакторов ИТЭР, BEST и других подобных установок планируется изготавливать из вольфрама, самого тугоплавкого металла. Однако даже вольфрам не полностью устойчив к воздействию плазмы. Нанесение на его поверхность атомов бора создает защитные слои из боридов, которые обладают высокой термостойкостью. Эти слои предотвращают попадание многозарядных примесей в плазму. Кроме того, такие поверхности обладают способностью к самовосстановлению: микротрещины закрываются при плавлении окислов бора и образовании стекловидной фазы. Сравнительные испытания образцов обычного вольфрама и вольфрама с борированным покрытием показали значительное улучшение характеристик последнего.
Еще одно важное преимущество борированного слоя, по данным МИФИ, заключается в его способности эффективно поглощать кислород. Это позволяет снизить содержание примесей в плазме на весь срок эксплуатации реактора ИТЭР при толщине покрытия всего 0,1 мм. При этом не требуется использовать систему борирования в тлеющем разряде, которую разрабатывают в настоящее время.
Источник: ТАСС
распечатать статью
