В России создали многослойное покрытие для термоядерных реакторов, которое обладает способностью к регенерации. Разработка Томского политехнического университета уже прошла испытания на реальном оборудовании.
Оболочка обладает высокой термической стабильностью и представляет собой разновидность так называемых многослойных наноламинатных покрытий. Из-за высокой прочности, коррозийной и радиационной стойкости их широко применяют в ядерной промышленности. Главный недостаток таких покрытий состоит в том, что обычно они теряют многие свойства под воздействием высоких температур.
В томской разработке используются чередующиеся слои ниобия и циркония, причем толщина и состав сплавов для каждого слоя заданы отдельно. Такое построение делает покрытие более стойким к нагреву и позволяет «запирать» возникающие дефекты в строго определенных прослойках. Для сравнения: обычно подобные нанопокрытия — это простое чередование одинаковых тонких слоев, похожее на стену из одинаковых кирпичей. В такой стене трещина может пойти в любом направлении, расширяя зону повреждения.
Томские ученые пошли другим путем — создали не простую стену, а многослойный лабиринт. Жесткие прослойки из ниобия не позволяют трещине расти вглубь. Мягкие слои действуют как направляющие коридоры — границы между слоями ниобия и циркония, которые уводят дефект в «лечебные» зоны, то есть в прослойки циркония.
Покрытие уже испытали на реальном оборудовании при температуре до 900 градусов. Результаты подтвердили: при сильном нагреве его структура остается стабильной. Слои не разрушаются, а фазовые превращения в материале обратимы. Это означает, что после остывания оболочка полностью возвращает свои первоначальные свойства. Разработка позволит продлить срок службы деталей термоядерных реакторов.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».