Российские ученые разработали самоизлечивающееся покрытие для термоядерных реакторов

Москва, 11 фев - Российские исследователи создали инновационное покрытие для внутренних стенок термоядерных реакторов, способное самостоятельно залечивать микротрещины, возникающие от тепловых ударов.
Об этом сообщила пресс-служба Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. Одной из ключевых нерешенных задач в создании термоядерных реакторов является выбор материала для первой стенки, обращенной к плазме. Температура в зоне реакции достигает миллионов ℃, а инциденты могут повреждать стенку, и испаряющиеся частицы материала охлаждают плазму, что нарушает процесс термоядерного синтеза.

Группа ученых из компании РАРМА (Липецк), научного института Росатома в Троицке и МИФИ предложила решение - диффузионное насыщение вольфрамовой поверхности атомами бора.
В МИФИ пояснили, что внутренние поверхности реакторов, включая международный ИТЭР и китайский BEST, планируется изготавливать из вольфрама как самого тугоплавкого металла, но и он подвержен негативному воздействию плазмы.
Нанесение борированного слоя приводит к формированию защитного покрытия из боридов вольфрама, относящихся к сверхвысокотемпературным материалам. Этот слой защищает плазму от попадания многозарядных примесей. Кроме того, микротрещины, возникающие при тепловых ударах, самозалечиваются благодаря плавлению окислов бора с образованием стекловидной фазы.

Сравнительные испытания образцов чистого вольфрама и вольфрама с диффузионным покрытием показали значительное улучшение характеристик материала с борированным слоем.

Отдельно в университете отметили, что бор в составе покрытия является эффективным поглотителем кислорода. По расчетам ученых, слой толщиной 0,1 мм обеспечит снижение примесей в термоядерной плазме на весь проектный срок эксплуатации реактора ИТЭР. Это позволяет отказаться от использования проектируемой системы борирования в тлеющем разряде.

Термоядерный синтез считается перспективным направлением для получения чистой и практически неиссякаемой энергии. Международный проект ИТЭР, строящийся в Кадараше (Франция), является крупнейшим экспериментом, призванным доказать возможность коммерческого использования этой технологии. Успех проекта во многом зависит от решения инженерных задач, в том числе создания материалов, способных выдерживать экстремальные нагрузки в реакторе.

Автор: А. Шевченко