Российские физики придумали, как создать материал для термоядерного реактора

Одной из проблем управляемого термоядерного синтеза является выбор материала, способного выдержать высокие тепловые, механические и радиационные нагрузки. Наиболее перспективным для этих целей является вольфрам и его сплавы. Он будет использоваться при создании внутренней стенки вакуумной камеры в международном термоядерном реакторе ИТЭР на основе токамака, где температура плазмы составляет 150 млн градусов. В результате многократного повторения экстремальных тепловых нагрузок материал стенки может треснуть.

Сейчас поведение материала просчитывается на компьютерах. Однако сотрудники Института ядерной физики имени Будкера СО РАН предложили использовать упрощающие предположения. Подробно итоги работы опубликованы в журнале Journal of nuclear material, а коротко о них сообщает пресс-служба института.

Согласно одному из упрощающих предположений за одну миллисекунду, которую длится импульс выброса плазмы на стенку, глубина прогрева оказывается небольшой. В итоге получилась достаточно простая формула, которая связывает напряжение с величиной нагрева. Она позволяет вычислить, будет ли трескаться вольфрам и его сплавы при конкретных параметрах.

Предложенная теоретическая модель прошла экспериментальную проверку в Германии на установках JUDITH и PSI-2, а также в ИЯФ СО РАН на открытой магнитной ловушке ГОЛ-3. Результаты немецких и новосибирских исследований по облучению вольфрама плазменным потоком подтвердили перспективность предложенного теоретического подхода.

Работы в этом направлении продолжаются. Сейчас ученые сосредоточены на разработке более совершенных методов изучения состояния материалов под тепловой нагрузкой.