Учёные создали «умное покрытие» для защиты стенок термоядерных реакторов

Российские исследователи разработали инновационное покрытие для внутренних стенок термоядерных реакторов, способное самостоятельно «залечивать» микротрещины от тепловых ударов плазмы.

Разработка позволит повысить надёжность и долговечность таких установок, включая строящийся международный реактор ИТЭР.

Одной из ключевых проблем в термоядерной энергетике является выбор материала для первой стенки реактора, обращённой к плазме с температурой в миллионы градусов. Частицы испарённого материала стенки попадают в плазму, «охлаждая» её и нарушая ход реакции, сообщает ТАСС.

Специалисты компании «РАРМА» (Липецк), института Росатома в Троицке и НИЯУ МИФИ предложили решение — диффузионное насыщение поверхности вольфрама (основного материала стенок) атомами бора. В результате формируется защитный слой из боридов — сверхтугоплавких соединений бора и вольфрама.

Как пояснили в МИФИ, этот слой не только защищает плазму от вредных примесей, но и обладает уникальным свойством самовосстановления. Микротрещины, возникающие от тепловых нагрузок, «залечиваются» за счёт плавления окислов бора с образованием стекловидной фазы.

Сравнительные испытания показали значительное улучшение характеристик вольфрама с борированным покрытием по сравнению с обычным. Кроме того, бор эффективно поглощает кислород, что дополнительно снижает загрязнение плазмы.

По расчётам учёных, слой толщиной всего 0,1 мм обеспечит защиту на весь срок эксплуатации реактора ИТЭР. Это также может позволить отказаться от проектируемой системы борирования в тлеющем разряде, упростив конструкцию.

Разработка открывает новые возможности для создания более устойчивых и эффективных термоядерных установок будущего.