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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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