Российские учёные создали перспективное покрытие для термоядерных реакторов

Специалисты Института ядерной физики им. Будкера СО РАН совместно с коллегами из Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН представили новый материал для защиты внутренних поверхностей термоядерных реакторов.

В ходе испытаний диборид титана (TiB₂) продемонстрировал высокую устойчивость к экстремальным термическим и радиационным нагрузкам, которые возникают при контакте с плазмой.

«Первая стенка» — ключевой элемент реактора, непосредственно обращённый к плазме и подвергающийся колоссальным тепловым воздействиям. Её разрушение приводит к загрязнению плазмы и снижению эффективности синтеза. На установке BETA в ИЯФ СО РАН образцы материала облучали лазерными и электронными пучками, моделируя реальные условия термоядерной реакции. Диборид титана показал отличную теплопроводность и минимальную эрозию — после серии импульсов на его поверхности практически не оставалось повреждений.

Важным преимуществом материала является его металлическая электропроводность, которая помогает подавлять опасные униполярные дуги, способные разрушить стенку реактора. Созданные в ИХТТМ СО РАН образцы выдерживали нагрев до 1100 К без образования кратеров, превзойдя по стойкости коммерческую керамику.

Исследования материалов для «первой стенки» активно ведутся во всём мире. В международном проекте ITER для этой цели выбран вольфрам, а учёные Великобритании, Германии, Китая и Южной Кореи испытывают собственные композитные и гибридные решения. Российская разработка занимает достойное место в этих поисках, предлагая материал с уникальным сочетанием теплопроводности, стойкости к эрозии и электропроводности.

«Преимущество нашей установки в том, что мы можем в реальном времени отслеживать степень эрозии и момент, когда она начинается, а также определять повышение температуры, поток тепла и изменение шероховатости поверхности», — отметил научный сотрудник ИЯФ СО РАН Дмитрий Черепанов.

Работа опубликована на сайте Российской академии наук и вносит значительный вклад в развитие технологий управляемого термоядерного синтеза, который рассматривается как один из перспективных источников энергии будущего, сообщает Hi-Tech Mail