Вольфрам — химический элемент с самыми высокими температурами плавления и кипения. Благодаря своей высокой прочности его планируют использовать в качестве материала для стенок термоядерных реакторов, в том числе строящегося в настоящее время европейского ИТЭР.
Британский термоядерный реактор JET. Фото: Управление по атомной энергии Соединенного КоролевстваОднако такое решение может привести к проблемам. Поэтому Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) запустило проект по исследованию взаимодействия вольфрама с частицами плазмы.
Взаимодействие частиц плазмы со стенками реактора или вольфрамовыми покрытиями может привести к их эрозии. Это приводит к тому, что небольшие кусочки вольфрама растворяются и становятся примесями в плазме, что может иметь серьезные последствия.
Поток плазмы может стать нестабильным и перестать контролироваться магнитными полями. Если реактор остановить вовремя, время и энергия будут потеряны, поскольку плазму необходимо снова зажечь и нагреть, чтобы достичь рабочей температуры не менее 100 миллионов градусов Цельсия.
В худшем случае поток плазмы вырывается из магнитного поля до выключения реактора. Чрезвычайно горячая плазма ударяется о стенку реактора и прожигает ее.
Затем придется заменить стенку реактора, а в случае более серьезных повреждений — также и компоненты электромагнитов на другой стороне стенки реактора, которые отвечают за создание магнитного поля. Помимо высокой стоимости запасных частей, существует и дополнительный финансовый ущерб, поскольку термоядерный реактор иногда останавливается на несколько недель, пока его не отремонтируют и он снова не сможет вырабатывать энергию.
По данным МАГАТЭ, для минимизации этого риска крайне важно понимать, как ионы вольфрама ведут себя в плазме. В настоящее время нет определенного решения этого вопроса, поскольку предыдущие теоретические исследования и практические эксперименты не совпадают.
Целью проекта является получение данных посредством экспериментов и моделирования. Затем они будут предоставлены членам МАГАТЭ. Проект направлен на непосредственное содействие строительству и эксплуатации будущих термоядерных реакторов.