Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ИЯФ СО РАН смоделировали поведение вольфрама в термоядерном реакторе

Ученые ИЯФ СО РАН смоделировали поведение вольфрама в термоядерном реакторе
Технология оптической диагностики поверхности металла, созданная специалистами, позволяет в реальном времени наблюдать процесс растрескивания вольфрама в результате мощного импульсного нагрева

Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали технологию оптической диагностики поверхности металла, которая позволяет в реальном времени наблюдать процесс растрескивания вольфрама в результате мощного импульсного нагрева. Метод помогает прогнозировать реакцию этого материала при тепловой нагрузке на первую стенку вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР, сообщается на сайте СО РАН. Результаты опубликованы в журнале Physica Scripta. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 17-79-20203.

Благодаря применению методики, которая дает возможность изучать динамику импульсного воздействия – теплового удара и растрескивания материала, ученые ИЯФ СО РАН получили принципиально новые данные о поведении материалов в экстремальных условиях. Экспериментально обнаруженная задержка между воздействием на вольфрам и реакцией на него может изменить представления о механизмах хрупкого разрушения твердых тел. Традиционные способы анализа применяются уже после теплового воздействия, и поэтому дают только косвенное представление о том, что происходило с металлом во время импульсного нагрева. В этом случае ученые вынуждены восстанавливать ход событий по следам разрушений, оставшимся на поверхности материала. Новый метод, разработанный сотрудниками ИЯФ СО РАН, позволяет проводить диагностику в реальном времени.

​Множество лабораторий по всему миру занимаются исследованиями воздействия мощных потоков плазмы на материалы. Устойчивость материалов первой стенки вакуумной камеры – это одна из ключевых проблем при создании источника энергии на основе управляемого термоядерного синтеза. Ожидается, что температура плазмы в токамаке ИТЭР будет составлять 150 млн градусов, в спокойном состоянии она удерживается магнитным полем и с поверхностью не соприкасается, но реактор предположительно будет работать в режиме, при котором неизбежны неконтролируемые выбросы плазмы.

Сейчас наиболее подходящим материалом для термоядерного реактора считается вольфрам – металл, устойчивый к термическим и радиационным нагрузкам. Во время импульсного нагрева материал сильно расширяется, а затем при охлаждении сжимается и трескается. Тепловой удар опасен тем, что, имея очень большую мощность, он наиболее интенсивно разрушает поверхность. Новая технология позволяет ученым прогнозировать поведение вольфрама при таких нагрузках: используемый в экспериментах пучок имеет параметры, сходные с предполагаемыми импульсами плазмы в реакторе ИТЭР (длительность – до 300 микросекунд, мощность – 10 ГВт/м2).

 

Источник: www.sbras.ru

вольфрам термоядерный реактор

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий