Разработан новый сплав для усиления термоядерных реакторов, открывающий путь к неограниченным источникам энергии.

Японские исследователи разработали новый сплав с высокой термостойкостью, который может решить множество проблем в термоядерных реакторах, способных производить практически неистощимую энергию. В этих реакторах можно создать условия, аналогичные тем, что существуют в недрах Солнца, для генерации термоядерной энергии, которая является чистой и практически безграничной. В ходе эксперимента новый сплав продемонстрировал устойчивость к коррозионным охладителям, применяемым в термоядерных реакторах. Эти охладители необходимы для повышения выработки топлива, необходимого для реакторов. Исследование опубликовано в журнале Corrosion Science, сообщает Popular Mechanics.

Ученые взяли существующий термостойкий сплав из категории кантал, состоящий из железа, хрома и алюминия. Затем они использовали оксид алюминия для повышения прочности и устойчивости к высоким температурам и коррозии. Сплав с оксидной дисперсией (ODS) был дополнительно покрыт большим количеством оксида алюминия для проверки комбинированной термостойкости полностью собранного материала.

Обработанный сплав выдержал воздействие турбулентного жидкого металла при температуре 600 градусов Цельсия. Ученые также проверили покрытие на предмет отслаивания и обнаружили, что даже при высокой температуре оно надежно держалось на основе сплава ODS. По словам исследователей, даже необработанная версия сплава ODS, без дополнительного покрытия оксидом алюминия, спонтанно образовала собственный внешний слой, который, как они полагают, способствовал его высокой термостойкости. По сути, он не плавился, не отслаивался и становился прочнее.

Почему температура 600 градусов Цельсия имеет критическое значение, если температура плазмы в термоядерном реакторе должна достигать миллионов градусов Цельсия? В данном случае исследование касалось охладителей, а не температур, которые существуют в токамаке (разновидность термоядерного реактора).

Ученые используют жидкие металлы, такие как сплав лития и свинца, для выполнения двух задач. Во-первых, они помогают запустить термоядерную реакцию, создающую больше дейтерия или трития, то есть топлива для реактора. Это топливо необходимо для инициации термоядерной реакции. Дейтерий и тритий являются изотопами водорода, который использует Солнце для генерации термоядерной энергии. Во-вторых, жидкие металлы служат защитными охладителями.

Как объясняют ученые, тяжелые жидкометаллические охладители, такие как свинец, сплав свинца и висмута, а также сплав лития и свинца, являются коррозионными жидкостями, несмотря на их отличные термоустойчивые свойства. Коррозия – это процесс, при котором даже относительно стабильный металл ищет и поглощает частицы кислорода, в результате чего он окисляется и образует участки оксидов.

Поскольку коррозия присуща жидкометаллическим охладителям, ученые искали способы герметизации любых материалов, контактирующих с ними, для защиты. В этом эксперименте подготовленный образец сплава ODS с покрытием из оксида алюминия продемонстрировал устойчивость к коррозии. Это означает, что будущие термоядерные реакторы будут значительно прочнее и эффективнее в производстве безграничной энергии.

Для сравнения, кристаллическая форма оксида алюминия превращается в рубины и сапфиры, которые являются разновидностью минерала корунд. Это второй по твердости минерал после алмаза.