Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
В НИЯУ МИФИ научились подбирать «умные» сплавы для стенок термоядерного реактора
Ученые НИЯУ МИФИ впервые исследовали накопление гелия и дейтерия в перспективных «умных» сплавах W-Cr-Y. По их мнению, это поможет подбирать сплавы для использования в термоядерных реакторах.
Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Journal of Nuclear Materials. Взаимодействие плазмы с внутренней стенкой термоядерного реактора остается одной из ключевых проблем для получения термоядерной энергии, отметил кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ Зорий Арутюнян.
«Дело в том, что материал внутренней стенки реактора будет подвергаться воздействию интенсивных потоков частиц изотопов водорода, гелия и нейтронов. Это приведет к изменениям эксплуатационных характеристик материала и уменьшит срок службы реактора», — рассказал он.
По его словам, на сегодняшний день лучшим материалом для внутренних стенок термоядерного реактора считается вольфрам, благодаря своим физическим свойствам, таким как высокая температура плавления и теплопроводность, низкое распыление под действием плазмы.
В будущих термоядерных электростанциях безопасность эксплуатации будет иметь первостепенное значение. Однако одной из потенциальных проблем использования чистого вольфрама в качестве материала внутренней стенки реактора может стать образование летучего оксида вольфрама и его выброс в окружающую среду при аварийных ситуациях.
«Согласно расчетам, сделанным для реактора ДЕМО, в условиях аварии с потерей теплоносителя и проникновением воздуха, скорость сублимации оксида вольфрама в атмосферу может достигать несколько сотен кг/ч с поверхности площадью 1000 квадратных метров. Такое активное испарение материала и радиоактивный выброс при авариях необходимо минимизировать. Поэтому необходимо рассматривать и другие материалы внутренней стенки термоядерного реактора, помимо чистого вольфрама», — пояснил Зорий Арутюнян.
Сегодня ученые разных стран разрабатывают новые сплавы на основе вольфрама с улучшенными свойствами. В вольфрам добавляют стабильные оксидообразующие легкие элементы, такие как хром, титан, иттрий, кремний. При обычной работе термоядерного реактора плазма распыляет добавленные легкие элементы, оставляя почти чистую поверхность вольфрама. При аварии, когда температура внутренней стенки повышается, добавленные элементы в вольфрам обогащают поверхность и в присутствии кислорода создают собственный оксидный слой на поверхности, что защищает вольфрам от дальнейшего окисления и сублимации. Благодаря такой концепции работы инновационные сплавы получили название «умных» сплавов.
Ученые НИЯУ МИФИ впервые исследовали накопление гелия и дейтерия в перспективных «умных» сплавах W-Cr-Y. Это, по их мнению, поможет определять пригодность данных сплавов для применения в термоядерных реакторах.
«С помощью термодесорбционной спектроскопии мы изучили, как накапливается дейтерий в сплавах W-11.4Cr-0.6Y и W-10Cr-0.5Y, полученных, соответственно, методами искрового плазменного спекания и горячего изостатического прессования, а также в чистом вольфраме. Накопление проводилось методом внедрения ионов дейтерия в материал на ионно-пучковой установке при температурах, ожидаемых на внутренней стенке реактора ДЕМО в стационарных условиях работы плазмы», — рассказал Зорий Арутюнян.
Также ученые исследовали накопление дейтерия в образцах сплавов при последовательном внедрении ионов гелия и дейтерия. Им удалось обнаружить повышенное накопление дейтерия в сплавах W-Cr-Y по сравнению с чистым вольфрамом, при этом в образцах W-11.4Cr-0.6Y накапливалось больше дейтерия, чем в W-10Cr-0.5Y. Общая динамика влияния гелия на накопление дейтерия в сплавах W-Cr-Y не сильно отличалась от чистого вольфрама.
«Полученные результаты можно использовать при оценке накопления изотопов водорода, в частности радиоактивного трития, накопление которого в стенках реактора необходимо контролировать из соображений безопасности. Также эти данные можно применять для определения рабочих режимов работы термоядерных установок при использовании «умных» сплавов W-Cr-Y в качестве материала внутренней стенки реактора», — заключил ученый. Исследование выполнялось при поддержке Российского научного фонда в рамках программы «Приоритет-2030».
Telegram 
Дзен 
VK Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Немецкие и нидерландские археологи выяснили, что 125 тысяч лет назад неандертальцы целенаправленно ловили и разделывали европейских болотных черепах. Это первое свидетельство того, что северные популяции древних людей охотились на рептилий. Остатки черепах нашли в тех же слоях, где неандертальцы массово убивали гигантских слонов. Значит, черепах ловили не из-за голода. Вероятно, на них охотились дети ради панцирей, которые использовали для изготовления посуды.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
После глобальных прорывов прошлого столетия космонавтика неспешно продолжает свое эволюционное развитие. Ученые и инженеры уже несколько десятилетий бьются за каждый килограмм полезной нагрузки, работая над созданием деталей для ракет и спутников из легких и прочных материалов. По словам генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Баканова, за последние пять лет в отечественной космонавтике появилось около 30 новых сплавов и композитов, которые сокращают массу изделий. Однако для новых революционных прорывов в отрасли ограничения материалов по-прежнему остаются одним из фундаментальных барьеров, который ученые пока не могут преодолеть без серьезных компромиссов. Ко Дню космонавтики доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Игорь Блинков рассказывает о перспективных материалах для космоса.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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