Створено новий сплав для зміцнення термоядерних реакторів: це шлях до безмежної енергії

Новий металевий сплав витримує високу температуру і запобігає корозії, що допоможе під час запуску термоядерних реакцій у токамаку.

Японські вчені створили новий сплав з високою термостійкістю, який може вирішити багато проблем у термоядерних реакторах, де створюватимуть практично безмежну енергію. У цих реакторах можна створити умови, як у надрах Сонця, щоб виробити термоядерну енергію, яка є чистою і практично безмежною. Під час експерименту новий сплав витримав вплив корозійних охолоджувачів, що використовуються в термоядерних реакторах. Ці охолоджувачі використовуються, тому що вони можуть допомогти виробити більше палива, необхідного реакторам. Дослідження опубліковано в журналі Corrosion Science, пише Popular Mechanics.

Вчені взяли наявний термостійкий сплав з категорії кантал, що складається із заліза, хрому та алюмінію. Потім вони використовували оксид алюмінію, щоб зробити його міцнішим і стійкішим до високих температур, також до корозії. Сплав з оксидною дисперсією (ODS) був покритий ще більшою кількістю оксиду алюмінію для перевірки комбінованої термостійкості повністю зібраного матеріалу.

Оброблений сплав витримав турбулентний рідкий метал за температури 600 градусів Цельсія. Вчені також перевірили покриття на відшаровування і виявили, що навіть за високої температури воно міцно трималося на основі сплаву ODS. За словами вчених, навіть гола версія сплаву ODS, без додаткового покриття оксидом алюмінію, спонтанно утворила свій власний зовнішній шар, який, на їхню думку, сприяв його високій термостійкості. По суті, він не плавився, не відшаровувався і ставав міцнішим.

Чому в даному випадку температура 600 градусів Цельсія має критичне значення, якщо температура плазми в термоядерному реакторі повинна досягати рівня в мільйони градусів Цельсія? У даному випадку дослідження було присвячене охолоджувачам, а не температурам, які має плазма в токамаку (різновид термоядерного реактора).

Науковці використовують рідкі метали, такі як сплав літію і свинцю для виконання двох завдань. По-перше, вони допомагають запустити термоядерну реакцію, яка створює більше дейтерію або тритію, тобто палива для реактора. Тобто палива для запуску термоядерної реакції. Дейтерій і тритій є ізотопами водню, а саме його використовує Сонце для створення термоядерної енергії. По-друге, рідкі метали діють як захисні охолоджувачі.

Як пояснюють вчені важкі рідкометалеві охолоджувачі, такі як свинець, сплав свинцю і вісмуту та сплав літію і свинцю, є корозійними рідинами, хоча у них є чудові термостійкі властивості. Корозія — це процес, під час якого навіть відносно стабільний метал шукає і поглинає частинки кисню і в кінцевому підсумку окислюється, тобто утворює ділянки оксидів.

Оскільки корозія притаманна рідкометалевим охолоджувальним рідинам, вчені шукали спосіб герметизації будь-яких матеріалів, які стикаються з ними, для захисту. У цьому експерименті підготовлений зразок сплаву ODS з покриттям з оксиду алюмінію витримав корозію. Це означає, що майбутні термоядерні реактори будуть набагато міцнішими та ефективнішими при створенні безмежної енергії.

Для порівняння, кристалічна форма оксиду алюмінію стає рубінами та сапфірами, які зі свого боку є різновидом мінералу корунд. А це другий за твердістю після алмазу мінерал.