Учёные России создали композит для охлаждения стенок реакторов
В термоядерных реакторах внутренние стенки подвергаются воздействию раскалённой плазмы. Учёные стремятся воспроизвести реакции, происходящие в Солнце, поэтому выбор материала для будущих энергетических установок остаётся одной из ключевых задач конструкторов. Об этом сообщает сайт kazanonline24.ru.
Для внутренних поверхностей токамаков традиционно используется вольфрам, который плавится при температуре 3422 °C и обладает высокой теплопроводностью. Однако при кратковременном воздействии мощных плазменных выбросов отдельные участки вольфрама могут локально разрушаться.
Одним из методов защиты является нанесение тонкого слоя жидкого лития, который при испарении образует облако, защищающее поверхность от резкого теплового воздействия. Литий подаётся через пористую вольфрамовую структуру из спрессованных тонких проволок, по которым жидкий металл перемещается самостоятельно, без насосов.
Основной проблемой было соединение такой структуры со стальной основой реактора. Точечная сварка и зажимы не обеспечивали надёжного контакта, что приводило к перегреву и разрушению конструкции. Разработчики решили объединить основу и пористый слой в единый материал, способный эффективно отводить тепло от вольфрамовой структуры с литием.
Вместо обычной стали был выбран сплав никеля и железа, который лучше соединяется с вольфрамом. Инженер кафедры №9 «Физические проблемы материаловедения» НИЯУ МИФИ Никита Попов отметил, что сплав Ni34Fe является оптимальным материалом для матрицы композита. В его структуре отсутствуют хрупкие прослойки и трещины, а содержание вольфрама, стойкого к высоким температурам, значительно выше, чем в стальных аналогах. Это позволяет избежать перегрева и разрушения внутри реактора.
