Wissenschaftler der National Nuclear Research University MEPhI schlugen eine neue Verbindungsmethode vor
Derzeit im Bau in Frankreichinternationalen thermonuklearen Versuchsreaktor ITER wird die nächste Stufe auf dem Weg zur industriellen Nutzung der Kernfusionsenergie die Schaffung nationaler Reaktoren einer neuen Generation sein. Eines davon wird DEMO sein, das in Russland gebaut werden soll. Im Gegensatz zu ITER werden die neuen Anlagen mit mehr Leistung betrieben, was bedeutet, dass sie einen starken Schutz benötigen.
Die Schutzschicht in ITER besteht ausChrom-Zirkonium-Bronze, in DEMO wird die Belastung viel höher als 2 MW / m2 sein, daher schlagen Wissenschaftler vor, hitzebeständigen Stahl EK-181 zu verwenden. Das Hauptproblem besteht jedoch darin, Elemente aus Stahl und Wolfram an der Innenwand und dem Umlenker des zukünftigen Reaktors zu kombinieren.
Projekt des Reaktorkomplexes DEMO. Bild: NRNU MEPhI
Forscher von MEPhI haben gezeigt, dass die Verwendung vonLot TiZr4Be mit einer Zwischenlage aus Tantal erfüllt die Bedingungen des zukünftigen Reaktors. Im Zuge der Experimente setzten Physiker Proben aus Stahl und Wolfram, kombiniert mit einem neuen Lot, Deuteriumgas und einer Plasmaentladung (T = 600 °C) aus. Die Ergebnisse zeigten, dass nach Plasmabestrahlung und Gasexposition bei einem Druck von 1 Pa eine akzeptable Deuteriumkonzentration beobachtet wurde, die den Betriebsbedingungen zukünftiger thermonuklearer Geräte entspricht.
Fusionsreaktorbrennstoff ist ein GemischIsotope von Wasserstoff, Deuterium und Tritium. In diesem Fall können sich radioaktive Isotope in den Wandmaterialien anreichern. Neben der Anreicherung von radioaktivem Tritium besteht aus sicherheitstechnischer Sicht auch das Problem der Einwirkung von Wasserstoff auf die Wände, wodurch das Material mit der Zeit spröder wird.
Wir haben den ersten Schritt getan:erstellte ein Modell des Elements der ersten Wand eines thermonuklearen Reaktors und eines Divertors und testete es in Modi, die denen nahe kommen, die in thermonuklearen Anlagen erwartet werden. Die Verbindung ist unter bestimmten Bedingungen stabil – wir haben ihre Grenzen bei Temperatur und Druck des umgebenden Gases identifiziert. Daher ist es notwendig, entweder die Suche nach geeigneten Materialien fortzusetzen oder akzeptable Betriebsbedingungen zu gewährleisten.
Yuri Gasparyan, außerordentlicher Professor, Institut für Laser- und Plasmatechnologien, National Research Nuclear University MEPhI
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