В проект международного термоядерного реактора внесли изменения

Уже построенный фундамент под ITER
Уже построенный фундамент под ITER

Международная группа физиков и инженеров, работающая на строительстве международного термоядерного реактора ITER, внесла в проект изменения. Согласно новому предложению, ответственный за обновление состава плазмы дивертор будет сделан вольфрамовым, а не из углеродного композиционного материала. Подробности приводит ScienceInsider.

Для термоядерного синтеза плазму потребуется нагреть до 150 миллионов градусов, а выделение энергии в ITER планируется довести до 500 мегаватт. Предложение инженеров затрагивает деталь, которая напрямую взаимодействует с плазмой, поэтому вопросам устойчивости к повышенным температурам и нейтронным потокам было уделено особое внимание. Предварительные исследования показали, что существует лишь несколько вариантов: углерод (и композиционные материалы на его основе), вольфрам или бериллий. Каждый из вариантов имел свои достоинства и недостатки, поэтому в первоначально утвержденном проекте речь шла о комбинированном диверторе. Большая часть его должна была быть сделана из углерода, а часть предлагалось выполнить из вольфрама.

Углеродная конструкция обещала быть более стойкой к повышенным температурам, однако именно от нее решено было в итоге отказаться. Целиком вольфрамовый дивертор предпочли по двум причинам. Во-первых, углерод дает много пыли, которая загрязняет плазму: вольфрам тоже мешает термоядерной реакции, но изготовленные из него детали при нагреве и облучении пылят меньше, не так загрязняя плазму при нормальной работе установки. Во-вторых, углеродные конструкции впитывают водород и его изотопы, включая радиоактивный тритий. Это значит, что сразу после начала работ с реальным термоядерным топливом весь углеродный дивертор станет радиоактивным.

В ITER ученые намерены зажечь плазму, в которой ядра дейтерия будут сливаться с ядрами трития. По сравнению с ядерными реакторами токамак едва ли не безвреден, но впитавшие тритий и облученные нейтронами (продуктами реакции) детали все равно потребуют специальной утилизации. Работающая над проектом группа инженеров изначально планировала сначала испытать вольфрам-углеродную конструкцию, а потом поменять ее на какой-то иной вариант, однако радиоактивность отработанного дивертора внесла в эти планы коррективы. Конструкторы рассудили, что всякая работа с источниками ионизирующего излучения вносит дополнительные сложности, поэтому вначале лучше обойтись без операций, которые сопряжены с лишним риском.

Вольфрам, по словам ученых, тоже не лишен недостатков. Его значительно сложнее обрабатывать, а свойства металла, который расплавился в условиях близости к плазме и затем снова застыл, толком неизвестны: есть указания на то, что стенки дивертора со временем станут хрупкими. Однако предварительные данные, полученные на британском токамаке Joint European Torus, показали стабильность подобной конструкции по крайней мере в первый год эксплуатации в установке меньшего размера.

При помощи дивертора инженеры решают две задачи. Через него из камеры токамака удаляются продукты реакции и вдобавок он помогает удерживать плазменный тор в заданной конфигурации. В термоядерных установках другого типа такой детали нет, однако на сегодня именно токамаки считаются многими физиками наиболее перспективными с точки зрения управляемого термоядерного синтеза. Альтернативными подходами являются магнитные ловушки иной конфигурации, а также импульсные лазерные системы.

Обсудить
Наука и техника

Разумная роскошь

Больше не нужно выбирать между красотой и функциональностью
Дайте грязи: конкуренты вседорожному хэтчу Kia Rio X-Line
Renault Sandero Stepway, Lada Vesta SW Cross и другие приподнятые бюджетники
Как через Instagram продают машины за миллионы
Соцсети, молодеющие покупатели и другие причуды современного рынка суперкаров
Семиместность не порок
Как из пятиместной Mazda CX-5 получился семиместный кроссовер CX-9
Тест: зачем машине эта штуковина?
Попробуйте угадать, зачем инженеры это придумали
Братва помнит
Чем украшают могилы криминальных авторитетов
Интим предлагать
Секс стал способом решения квартирного вопроса
«Я тупо решила, что теперь ем одну гречку»
Одинокая мать год сидела на крупе, чтобы накопить на квартиру
Раз, два, взяли!
Жилье в Крыму пока еще можно купить за копейки