Технология химического газофазного осаждения вольфрама приблизит запуск термоядерного реактора
Ученые ИФХЭ РАН и НИЯУ МИФИ, подведомственных Минобрнауки России, применили технологию химического газофазного осаждения для формирования на медной подложке равномерного и низкопористого вольфрамового покрытия толщиной от 30 до 50 микрометров. Изобретение может быть использовано для создания приемной пластины дивертора токамака с концепцией «потеющей стенки» из жидкого лития.
Чтобы ядра в термоядерном реакторе преодолели кулоновский барьер и, соприкоснувшись, слились, нужна температура не менее 100 миллионов К. При разработке термоядерного реактора встает вопрос, как сделать стенку реактора достаточно стойкой, чтобы в ней можно было удержать такую горячую плазму.
Хотя плазма удерживается внутри реактора не механическим барьером, а с помощью магнитного поля, часть плазмы все равно атакует стенку реактора и распыляет ее. Стенка нагревается, но и плазма в этой области охлаждается до сотен тысяч кельвинов — происходят два процесса, которых для успешной работы реактора хотелось бы избежать.
Чтобы добиться равномерной температуры плазму по всему объему , была придумана концепция «потеющей стенки». На внутренней поверхности стенки дивертора создается система каналов, через которые впрыскивается жидкий литий. Литий легко плавится, зато плохо испаряется. Поэтому ядра лития меньше загрязняют плазму, чем это было бы с другими материалами. Литий — третий элемент Периодической таблицы и стоит ближе всего к водороду и гелию, что делает загрязнение плазмы атомами лития еще менее существенным.
Материал для «потеющей стенки» должен быть тугоплавким, теплопроводным, хорошо смачиваться литием, но при этом не должен с ним взаимодействовать. «Материалов, которые могут выдержать температуру в сто тысяч кельвинов, не существует в принципе. Самый тугоплавкий материал испарится на поверхности Солнца, а это всего лишь 6000 градусов, — сказал кандидат химических наук, заведующий лабораторией гетерогенного синтеза ИФХЭ РАН Владимир Душик.
— Но, поскольку плазма разрежена почти до состояния вакуума, ее теплоемкость на порядки ниже, чем теплоемкость стенки реактора. При интенсивном и эффективном охлаждении стенок реактора энергию, которая пошла бы на разрушение, можно отводить и рассеивать. Поэтому для стенки выбирают тугоплавкий материал с высокой теплопроводностью, который с противоположной стороны эффективно водо-охлаждается».
Наиболее тугоплавкий металл — вольфрам не взаимодействует с жидкими щелочными металлами. Но его теплопроводности для эффективного охлаждения недостаточно. Наибольшей теплопроводностью обладает медь. Хорошей стенки из чистой меди тоже не получается: во-первых, температура плавления меди на 2000 градусов ниже, чем у вольфрама. Во-вторых, медь при взаимодействии с плазмой атомизируется и попадает внутрь реактора. Ядра меди начнут отнимать часть кинетической энергии у ядер дейтерия и трития и ухудшать свойства плазмы. «Решение состоит в том, чтобы нанести на медную подложку вольфрамовый слой толщиной 30 мкм. Этот слой будет принимать на себя основную атаку — и плазмы, и химически активного лития», — объясняет Владимир Душик.
Преимущество метода химического газофазного осаждения в том, что создаваемое вольфрамовое покрытие не имеет пор. Это очень важно, потому что через поры может произойти взаимодействие медной подложки с агрессивной средой.
«В лаборатории гетерогенного синтеза ИФХЭ РАН давно практикуется метод химического газофазного осаждения. Этим методом можно вырастить монокристалл. Условия для появления пор отсутствуют, — продолжил Владимир Душик. — При создании тонкого вольфрамового покрытия на медной подложке задействованы все возможности и преимущества данного метода, и результат нас очень радует». Работы проведены по заказу и при содействии компании «Наука и инновации».
Telegram 
Дзен 
VK Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
Палеонтологи описали новый вид ископаемой птицы мелового периода, жившей на территории современного Китая 121 миллион лет назад. У маленькой птички размером с воробья были два необычайно длинных хвостовых пера, вдвое превышающих длину ее тела. Перья, по всей видимости, носили декоративный характер и двигались только вверх и вниз, что напоминает брачные игры самцов современных птиц.
Черные дыры, возможно, не такие «сломанные» объекты, как считалось полвека. Автор нового исследования показал, что даже в рамках Общей теории относительности черная дыра может избежать сингулярности — точки, где законы физики перестают работать. Если он прав, новая теория гравитации для «спасения» физики внутри космических «монстров» не понадобится.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно