Американские инженеры из Висконсинского университета в Мэдисон разработали новый материал для защиты активной зоны термоядерного реактора, где циркулирует разогретая до сверхвысоких температур плазма. Исследование опубликовано в научном журнале Physica Scripta (PS).
Ученые использовали процесс холодного распыления для нанесения на нержавеющую сталь слоя тантала — жаростойкого редкоземельного металла. Получившееся покрытие оказалось не только тугоплавким, но и способным хорошо улавливать частицы водорода, что важно для компактных термоядерных устройств.
Создание покрытия методом холодного напыления чем-то похоже на использование баллончика с краской. Он заключается в выбрасывании частиц материала покрытия на поверхность со сверхзвуковой скоростью. При ударе частицы расплющиваются, как блины, и покрывают всю площадь, сохраняя при этом наноразмерные границы между собой. Исследователи обнаружили, что эти крошечные зазоры облегчают захват частиц водорода.
Температура плазмы в термоядерных реакторах может в десятки раз превышать температуру звезд, достигая 150 млн °C. Такие условия необходимы для запуска процесса слияния ядер водорода, за счет чего выделяется огромное количество энергии. Во время термоядерного синтеза некоторые ионы водорода могут выйти из плазмы, что вызывает потерю мощности реакции и делает очень сложным поддержание температуры внутри вещества.
Ранее в Китае запустили первый в мире ториевый ядерный реактор.