Вольфрам оказался слишком хрупким для использования в термоядерных реакторах
Ученые университета Хаддерсфилда используют новые установки мирового класса для проведения экспериментов, которые могли бы помочь в разработке термоядерных реакторов, широко рассматриваемых как «Святой Грааль» при решение будущих энергетических потребностей.
Имитируя повреждение, вызванное нейтронами с высокой энергией и альфа-частицами, полученными в процессе синтеза, исследователи Хаддерсфилда обнаружили, что вольфрам — предпочтительный выбор металла в реакторе – может стать хрупким, что приведет к разрушению реактора.
«В данный момент, несмотря на то, что вольфрам является ведущим кандидатом, мы не видим, как мы можем использовать его в качестве конструкционного материала. Мы можем использовать его в качестве барьера, но не для чего-либо структурно обоснованного», — говорит доктор Роберт Харрисон, научный сотрудник исследовательской группы по электронной микроскопии и анализу материалов университета Хаддерсфилда (EMMA).
Ответ будет заключаться в разработке нового сплава, который сочетает вольфрам, который обладает желательными свойствами экстремальной твердости и исключительно высокой температурой плавления, — с каким-либо другим материалом, который может предотвратить появление хрупкости от радиационных повреждений и реакций ядерной трансмутации.
Используя ионы гелия и вольфрама для безопасного воспроизведения альфа-частиц, созданных во время реакции синтеза и нейтронной бомбардировки, исследователи EMMA смогли воспроизвести ущерб, причиненный вольфраму. Результаты исследования описаны в новой статье в журнале Scripta Materialia, автором которой является Доктор Харрисон с доктором Джонатаном Хинксом и профессором Стивеном Доннели.
В настоящее время наблюдается прогресс в области развития ядерного синтеза, который создает атомы, а не разделяет их, как в обычном реакторе деления. Во Франции строится международный экспериментальный термоядерный реактор, целью которого является создание первого реактора в мире, который вырабатывает больше энергии, чем потребляет.
В Центре «Culham Fusion Energy» в Оксфордшире, работает совместный европейский торус (JET, Объединённый европейский токамак), который является крупнейшим в мире экспериментом по физике магнитного лимитирования плазмы, призванным открыть путь к будущей энергии энергии термоядерного синтеза.
Сторонники ядерного синтеза заявляют, что у него есть потенциал для создания почти безграничной чистой энергии, которая «слишком дешева для измерения». Такие исследования, как работа Университета Хаддерсфилда по изучению вольфрама, могут помочь приблизить прорыв в создании технологии термоядерного синтеза.
Больше информации: R.W. Harrison et al. Influence of pre-implanted helium on dislocation loop type in tungsten under self-ion irradiation, Scripta Materialia (2018). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2018.02.040