Физики из Национального ядерного исследовательского университета МИФИ придумали, как защитить стенки термоядерного реактора от разрушения. Они предложили новый способ соединения материалов, из которых будут состоять стенки Демонстрационного термоядерного реактора (ДЕМО). Новый материал из титана, циркония и бериллия выдерживает крайне жесткие условия эксплуатации.
В настоящее время во Франции достраивается международный термоядерный экспериментальный реактор ИТЭР, а следующим этапом на пути к промышленному использованию энергии ядерного синтеза станет создание национальных реакторов нового поколения. Одним из них станет ДЕМО, который планируют построить в России. В отличие от ИТЭР, новые установки будут работать с большей мощностью, а значит, им потребуется более мощная защита.
Тестирования показали, что использования припоя TiZr4Be с промежуточным слоем из тантала удовлетворяет условиям будущего реактора. Во время экспериментов физики подвергли образцы из стали и вольфрама, объединенные новым припоем, воздействию газообразного дейтерия и плазменного разряда (T = 600 °C). В итоге после плазменного облучения и газовой выдержки при давлении 1 Па наблюдалась приемлемая концентрация дейтерия, что соответствует условиям эксплуатации будущих термоядерных устройств.
Топливо термоядерных реакторов — это смесь изотопов водорода, дейтерия и трития. При этом радиоактивные изотопы могут накапливаться в материалах стенки. Кроме накопления радиоактивного трития (вопрос безопасности), существует и проблема воздействия водорода на стенки, со временем делающего материал более хрупким.
«Мы сделали первый шаг: создали макет элемента первой стенки термоядерного реактора и дивертора и испытали его в режимах, приближенных к ожидаемым в термоядерных установках. Соединение устойчиво при определенных условиях — мы выявили его ограничения по температуре и давлению окружающего газа. Следовательно, надо либо продолжить поиски подходящих материалов, либо гарантировать допустимые условия эксплуатации», — говорит Юрий Гаспарян, доцент Института лазерных и плазменных технологий МИФИ.
