МОСКВА, 9 февраля. /ТАСС/. Российские ученые разработали для стенок термоядерных реакторов «умное покрытие», которое само «излечивает» микротрещины, возникающие на стенках при мощных тепловых ударах атомов плазмы. Об этом ТАСС рассказали в Национальном ядерном университете МИФИ.
Одной из ключевых нерешенных задач в создании термоядерного реактора ИТЭР является выбор материала обращенной к раскаленной плазме внутренней стенки реактора. Температура плазмы в термоядерной установке достигает миллионов градусов, и различные инциденты могут повреждать внутреннюю стенку реактора, а испарившиеся частицы самой стенки «охлаждают» плазму, что негативно сказывается на протекании термоядерной реакции. Группа российских ученых из ООО «РАРМА» (г. Липецк), научного института Росатома в Троицке и МИФИ предложили инновационный способ снижения примесей в термоядерной плазме и защиты от эрозии стенок реактора: диффузионное насыщение вольфрамовой поверхности атомами бора.
Как рассказали в МИФИ, и в международном термоядерном реакторе ИТЭР, строящемся во Франции, и в китайском реакторе BEST, и во многих других аналогичных установках внутренние поверхности реактора планируется изготовлять из вольфрама. Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов, однако он не избавлен от негативного воздействия плазмы. Но в случае насыщения вольфрамовой поверхности атомами бора на внутренней стенке реактора формируются защитные слои из боридов — химических соединений бора и вольфрама, которые относятся к классу сверхвысокотемпературных материалов. Борированный слой защищает плазму от попадания в нее многозарядных примесей. Кроме того, у такой поверхности проявляется еще одно свойство: микротрещины, которые возникают при мощных тепловых ударах, самозалечиваются в результате плавления окислов бора с образованием стекловидной фазы. Сравнительные испытания образцов вольфрама, аналогичного тому, из которого будут делать внутреннюю поверхность реактора ИТЭР, и пробных образцов вольфрама с диффузионным покрытиями, показали значительное улучшение характеристик вольфрама с борированным слоем по сравнению с вольфрамом без покрытия.
Еще один важный аспект, отметили в МИФИ, — это то, что бор в составе покрытия является эффективным поглотителем кислорода. Благодаря этому, по расчетам ученых, борированный слой вольфрамовой поверхности толщиной в 0,1 мм обеспечит снижение примесей в термоядерной плазме на весь период эксплуатации реактора ИТЭР. При этом не требуется использование системы борирования в тлеющем разряде, которая проектируется в настоящее время.