При 100 миллионах градусов
При 100 миллионах градусов
Специалисты Института ядерной физики СО РАН разработали экспериментальный стенд, на котором изучают усталостное разрушение материалов под действием быстрых повторяющихся тепловых нагрузок.
Одна из важнейших проблем, с которыми сталкиваются физики при создании термоядерного реактора, заключается в подборе материалов первой стенки камеры, которая удерживает горячую плазму и непосредственно контактирует с ней. Потоки частиц и излучения из плазмы с температурой около 100 млн градусов по Цельсию создают огромные термические нагрузки на облицовку камеры.
Чтобы смоделировать поведение материалов (обычно это вольфрам – самый тугоплавкий из металлов) под термоядерными нагрузками, по ним стреляют пучком электронов множество раз. 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.
Идея испытания материалов с помощью пучков частиц возникла давно. Подобные исследования на различных установках уже проводились, однако ранее никому не удавалось смоделировать суммарную нагрузку, которая будет оказана на материал стенки за весь период работы реактора.
– До настоящего времени в ИЯФ исследования разрушения вольфрама проводились на установке БЕТА. Она стреляла пучком раз в 30 секунд, а сделать нужно 10 миллионов импульсов, – объясняет научный сотрудник института Игорь Кандауров.
По его словам, при ежедневной работе в течение 8-10 часов новая установка сможет набрать около 10 млн импульсов примерно за одну-две недели, а не за год работы.
На данный момент стенд собран и протестирован.
– Мы сделали свой первый миллион выстрелов и убедились, что сможем достичь требуемых характеристик. Теперь нужно подготовить диагностический комплекс, чтобы непосредственно наблюдать и изучать модификацию поверхности материалов в процессе облучения. Поэтому самое интересное ещё впереди. В дальнейшем предполагаются испытания вольфрама, который уже принят для крупнейшего строящегося токамака ИТЭР, а также других перспективных материалов, – комментирует старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН канд. физ.-мат. наук Виктор Куркучеков.
Помимо термоядерного материаловедения, то есть практического применения, стенд по изучению усталостного разрушения открывает и новые возможности для исследований в области плазменной и ускорительной физики.
По информации пресс-службы ИЯФ СО РАН
Комментарии