Обнаружены подходящие для термоядерных реакторов материалы

В поисках материалов для внутренней стенки термоядерных реакторов, ученые из лаборатории MARVEL в EPFL обнаружили перспективные варианты.

Их исследование, опубликованное в журнале PRX Energy, представляет новый метод и список потенциальных материалов, способных выдерживать экстремальные условия.

Важным аспектом для термоядерных реакторов является дивертор, который должен быть способен выдерживать высокие температуры, потоки частиц и излучение. Ученые выявили ключевые свойства материалов, необходимые для обеспечения устойчивости в таких условиях, включая энергию связи поверхности и способность к удержанию трития.

Дальнейшие исследования в этой области могут привести к созданию более эффективных и надежных материалов для использования в термоядерных реакторах. Это открывает новые перспективы в разработке технологий для энергетики будущего и позволяет сделать шаг вперед в области ядерной энергетики.

Исследовательская группа, используя базу данных Pauling File, провела тщательный анализ неорганических кристаллических структур для выявления материалов, способных выдерживать высокие температуры. Оценивались такие свойства, как теплоемкость, теплопроводность и температура плавления. После первичного скрининга было отобрано 71 потенциальный кандидат.

Далее команда провела дополнительный ручной поиск информации в научной литературе для проверки дополнительных свойств материалов, не учтенных в базе данных, включая их устойчивость к эрозии, воздействию плазмы и нейтронов. Этот этап позволил исключить из рассмотрения некоторые материалы, например, высокоэнтропийные сплавы, из-за обнаруженных недостатков.

В результате тщательного анализа и проверки свойств удалось сузить список потенциальных материалов до наиболее перспективных кандидатов для дальнейших исследований и разработок в области высокотемпературных материалов.

Исследователи обнаружили 21 материал в окончательном списке, среди которых оказались вольфрам в различных формах, графит, алмаз и даже переходные металлы, включая молибден и рений. Но самым интересным сюрпризом стали нитрид тантала и керамические материалы на основе бора и азота, которые ранее не тестировались в подобных условиях.

Как отмечают исследователи, следующим шагом будет использование нейронных сетей для моделирования взаимодействия материалов с нейтронами. Это позволит глубже понять поведение материалов в термоядерных реакторах и повысить эффективность разработок в будущем.

Эксперименты продемонстрировали удивительное разнообразие материалов, способных выдерживать воздействие нейтронов. Новые возможности и перспективы открываются перед исследователями в области разработки материалов для использования в ядерной энергетике.

Источник и фото - lenta.ru