Важное открытие в МИФИ
Группа исследователей из лаборатории "Физико-химические процессы в стенках термоядерных установок" при Институте ЛаПлаз НИЯУ МИФИ впервые изучила накопление дейтерия в высокотехнологичном сплаве вольфрама, хрома и иттрия. Результаты их работы могут существенно продлить срок службы будущих термоядерных реакторов. Это исследование было опубликовано в высокоценном научном журнале Journal of Nuclear Materials. Даная работа выполнена в рамках программы "Приоритет-2030".
Применение вольфрама в современных реакторах
В последние годы вольфрам зарекомендовал себя как надежный материал для стенок в больших исследовательских термоядерных установках, таких как JET в Великобритании, ASDEX Upgrade в Германии и WEST во Франции. Он также является базовым материалом для Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER), который строится с участием ЕС, Китая, Индии, России, США, Южной Кореи и Японии.
Проблемы и вызовы будущих реакторов
В будущих термоядерных реакторах потоки тепла и частиц, воздействующие на стенки, будут значительно выше, чем в существующих установках. Это вызовет деградацию вольфрама, делая его непригодным для использования. Поэтому ученые во всем мире активно ищут новые материалы, способные выдерживать такие жесткие условия эксплуатации.
Значение длительного срока службы
Зорий Арутюнян, научный сотрудник кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ, пояснил важность длительного срока службы компонентов термоядерных реакторов. Материал, обращенный к плазме, должен защищать внутреннюю стенку реактора и гарантировать низкий уровень примесей в плазме. В термоядерных реакторах этот материал будет испытывать высокие потоки частиц плазмы и нейтронное облучение, что ухудшает его свойства и загрязняет реактор.
Экономические аспекты и преимущества новых материалов
"Улучшение характеристик материала, обращенного к плазме, может значительно снизить накопление радиоактивного трития, стоимость которого сейчас составляет около 30 тысяч долларов за грамм," - отмечает ученый.
Методы исследования и ключевые результаты
Исследование проводилось с использованием методов термодесорбционной спектроскопии и спектроскопии рассеяния медленных ионов. Насыщение материала дейтерием осуществлялось с помощью ионного внедрения на специальной установке. Перед этим образцы материала подвергались высоковакуумному отжигу при температурах, которые ожидаются на внутренней стенке термоядерного реактора.
Ученые установили, что удержание дейтерия в перспективном сплаве на основе вольфрама уменьшается после выдержки при высоких температурах. Эти данные важны для оценки накопления изотопов водорода при использовании сплава WCrY в качестве облицовки внутренней стенки термоядерного реактора.
Выводы и перспективы
Полученные результаты могут существенно повлиять на будущие разработки материалов для термоядерных реакторов, обеспечивая их долгосрочную надежность и экономическую эффективность. Исследование МИФИ стало важным шагом к реализации коммерческого использования термоядерного синтеза в качестве источника энергии, что является одной из главных задач современной физики и энергетики.
Получите бесплатный доступ к системе Техэксперт на 7 дней
Оставайтесь с нами в соц сетях!
https://t.me/info_tehexpert
https://vk.com/infotehexpert