В Новосибирске протестируют материалы для токамака

О перспективах термоядерной энергетики можно спорить бесконечно. Пока одни эксперты уверены, что термоядерные реакторы в будущем станут главным источником энергии для всего человечества, другие эксперты смотрят скептически на саму возможность провести управляемый термоядерный синтез. 

Но уже точно понятно одно: нагрузки в таком уникальном реакторе тоже будут уникально высокими. И в первую очередь речь идет о токамаке – самой внутренней части реактора, которая магнитным полем должна сдерживать горячую плазму. Помимо высокого теплопотока материал токамака должен выдерживать магнитное поле и облучение потоком быстрых ионов и нейтронов. Как проверить, какой материал достаточно надежен для будущего токамака? И можно ли сделать это по возможности быстро и безопасно?

Ответ, похоже, есть у Виктора Куркучекова и его коллег из Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН в Новосибирске. Они создают экспериментальную установку, которая позволит быстро воспроизвести полный цикл нагрузок, которым будут подвержены разные части реактора, в том числе и первая (внутренняя) стенка токамака. О первых результатах работы рассказал портал “Наука в Сибири” со ссылкой на пресс-службу института.

На данный момент самым подходящим материалом для токамака ИТЭР (Международный экспериментальный термоядерный реактор) считается вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. В качестве альтернативы физики рассматривают керамику на основе соединений бора. Однако, нет полной теоретической базы, которая позволила бы рассчитать, как происходит разрушение материала при комбинированном воздействии теплопотока, магнитного поля и излучения ионов и нейтронов. Поэтому остается испытывать материалы только экспериментально. 

Установка, созданная в ИЯФ СО РАН, работает по следующему принципу: электронная пушка генерирует интенсивный частотно-импульсный пучок, затем пучок транспортируется на испытуемую мишень в магнитном поле, которое формируется двумя катушками. Под действием пучка происходит быстрый циклический нагрев поверхности материала мишени. Ученым удалось ускорить пушку почти в тысячу раз – теперь она стреляет тридцать раз в секунду.

Расчеты показывают, что 10 миллионов импульсов   из пушки обеспечат нагрузку, аналогичную той, которая ожидается в токамаке ИТЭР за весь расчетный срок его службы. Ранее на это требовался год работы, но с ускоренной пушкой – всего лишь две недели. Это позволит испытать больше разных материалов и выбрать из них наиболее стабильный.