Для разрабатываемого нового российского экспериментального термоядерного реактора (токамака с реакторными технологиями) будут использоваться передовые решения и технологии, часть из которых уже создана. Так в феврале 2026 года наши ученые решили проблему снижения примесей в термоядерной плазме и защиты стенок реактора от эрозии. Для этого используется разработанное в России новое покрытие из вольфрама с диффузионным насыщением поверхности атомами бора.
Проект по созданию нового покрытия успешно выполнили специалисты трех организаций — научного института «Росатома» (Троицк), НИЯУ МИФИ (Москва) и «РАРМА» (Липецк). Ранее проблема выбора материала обращённой к горячей плазме внутренней стенки будущего термоядерного реактора считалась неразрешенной. Дело в том, что при крайне высокой температуре плазмы в термоядерной установке внутренние поверхности реактора могут повреждаться, а испарившиеся частицы стенки – наоборот — «охлаждать» плазму, что будет мешать протеканию термоядерной реакции. В чистом виде вольфрам тоже может повреждаться при соприкосновении с плазмой, и здесь как раз необходима доработка, которую предложили российские ученые.
По информации разработчиков, предложенный способ защиты заключается в диффузионном насыщении вольфрамовой поверхности атомами бора. В результате на внутренней стенке реактора формируются защитные слои из боридов – химических соединений бора и вольфрама, которые относятся к классу высокотемпературных материалов. Борированный слой на поверхности вольфрама сгладит главный недостаток – попадание многозарядных примесей в плазму токамака. У защищенной таким слоем поверхности появляется необычное свойство: микротрещины, возникающие при мощных тепловых ударах, самостоятельно закрываются путем плавления окислов бора с образованием стекловидной фазы.
Российские исследователи успешно провели испытания пробных образцов вольфрама с новым диффузионным покрытием на квазистационарном плазменном ускорителе (КСПУ) – установке для генерации высокоскоростных потоков плазмы. Также отмечается, что при имитации срывов плазмы установлено, что скорость эрозии вольфрама с борированным слоем меньше эрозии чистого вольфрама. Более того, бор в составе покрытия выступает эффективным поглотителем кислорода. Благодаря этому борированный слой вольфрамовой поверхности толщиной в 0,1 мм может обеспечить снижение примесей в термоядерной плазме на весь период эксплуатации реактора.
Главный конструктор научного института «Росатома» в Троицке Павел Пискарев отметил перспективность разработки и высокую значимость результатов применительно к использованию в проектирующемся российском токамаке с реакторными технологиями (ТРТ): «Технологии создания теплоотводящих панелей первой стенки с вольфрамовой облицовкой отработаны и хорошо освоены в нашей стране в рамках участия в международном проекте ИТЭР. Использование борированного вольфрама вместо чистого не требует кардинальной переработки налаженных производственных цепочек и может быть легко осуществлено, при этом потенциальные преимущества огромны».
Использована информация и иллюстрация пресс-службы НИЯУ МИФИ
Комментарии (0)