Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) совместно с коллективами других научных организаций испытывают карбид бора в качестве покрытия для стенок токамака Международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР).
Исследования термоядерного синтеза – перспективное направление, поскольку реакторы на его основе могут стать новым источником энергии с большой производительностью. Горение плазмы во время термоядерной реакции происходит при экстремально высоких температурах, и перед исследователями стоит задача найти такое вещество, которое сможет выдержать эти условия и при этом пагубно не повлиять на плазму. Результаты испытаний, проведенных в ИЯФ СО РАН, показали конкурентоспособность покрытий из карбида бора вольфраму и бериллию, которые часто рассматриваются при выборе защитного материала первой стенки и дивертора современных токамаков.
Как поясняют в ИЯФ, термоядерная реакция — это процесс, во время которого легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые. Такой процесс происходит в плазме во время ее горения. Термоядерный синтез протекает в условиях очень высокой температуры, так как для горения плазмы ее нужно разогреть до 10-100 миллионов градусов. В термоядерном реакторе плазма находится в вакуумной камере токамака — специального устройства, которое удерживает плазму с помощью магнитных полей. Таким образом плазма почти не касается стенок камеры, а основное движение частиц горячей плазмы происходит в центре, что позволяет плазме дольше сохранять температуру.
— Идея токамака, которая была предложена в России А. Д. Сахаровым и И. Е. Таммом еще в начале 1950-х, развивалась и дошла до экспериментального термоядерного реактора. Токамак — это система с замкнутыми силовыми линиями магнитного поля, с магнитным удержанием плазмы, и «удержание» в данном случае — ключевое слово, — объясняет главный научный сотрудник, советник директора ИЯФ СО РАН Александр Бурдаков, — но токамак – это не единственная возможная система. В ИЯФ, как и в некоторых других научных центрах, развиваются также проекты на основе открытых ловушек, где есть магнитное поле, которое упирается в стенки камеры. Открытые ловушки пока отстают от токамаков по удержанию плазмы, но вместе с тем имеют ряд важных преимуществ.
Система на основе токамака будет использована в большом экспериментальном термоядерном реакторе — ИТЭР. Это международный проект, в котором помимо учёных из России принимают участие специалисты из Японии, Китая, Кореи, Индии, США и стран Европы. Основная задача команды ИТЭР — создать реактор, в котором плазма будет поддерживать свое горение сама.