Российские ученые смоделировали поведение металла в термоядерном реакторе
Буквально несколько дней назад мы сообщали, что в России будет создан первый гибридный термоядерный реактор, но для его работы будут нужны особые материалы, и, как стало известно, отечественные специалисты разработали технологию, которая позволяет в реальном времени наблюдать за тем, как будут воздействовать на материалы условия термоядерного синтеза. Это значительно облегчит и ускорит создание сверхмощных и энергоэффективных реакторов.
Разработка ведется на базе Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, а данные о ней опубликованы в журнале Physica Scripta. Новая технология найдет свое применение при проектировке строящегося термоядерного реактора ITER. По прогнозам ученых, температура плазмы в камере ITER будет составлять около 150 миллионов градусов Цельсия. Традиционные методы анализа применяются уже после теплового воздействия, поэтому они не позволяют в полной мере спрогнозировать поведение материала при столь высоких нагрузках. Новый способ позволяет производить диагностику в реальном времени.
«На нашем экспериментальном стенде BETA для создания теплового удара мы используем мощный пучок электронов. Он дает относительно мало фонового света, который обычно мешает. При этом мы отслеживаем состояние поверхности по структуре ее теплового свечения и рассеивания на ней излучения лазера. Сочетание метода импульсного нагрева и разработанных нами методик позволяет в реальном времени отслеживать изменения поверхности. Нам удалось выяснить, что при равномерном нагреве на ней могут образовываться горячие области с повышенной деформацией».
На данный момент наиболее подходящим материалом для термоядерного реактора считается вольфрам. Во время импульсного нагрева материал сильно расширяется, а затем при охлаждении сжимается и трескается. Новая технология российских ученых позволяет спрогнозировать поведение металла, ведь нагрузки могут быть и непродолжительными. В этом случае стоит быть особенно осторожными.
«При длительности импульса нагрева менее одной тысячной секунды, за которую вольфрам успевает нагреться на несколько тысяч градусов, мы наблюдали образование трещин через несколько секунд после воздействия, когда материал уже остыл до комнатной температуры».