Бъдещият токамак ще получи неочакван защитен слой

Въпреки предположенията работата на реактор тип ITER ще се съпровожда не от ръст на поглъщането на термоядреното гориво от стените, а напротив – от рязкото му снижение.

Стените на термоядрените реактори тип токамак трябва да притежават много качества – те трябва добре да провеждат топлината (иначе няма да успеят да я отведат и ще се разтопят), да бъдат огнеупорни и – много важно – слабо да абсорбират водорода.

Поради съображения за безопасност деутерият и тритият в реактора никога няма да бъдат прекалено много, а това означава, че абсорбирайки прекалено много водород, стените поставят под заплаха работата на цялото устройство.

Всички изброени изисквания се задоволяват от волфрама, но уви, само при нормални условия. Междувременно при сливането на ядрата тритий и деутерий, за разлика от редица други термоядрени реакции, възникват значително количество неутрони, под действието на които способността на волфрама да поглъща водорода може рязко да нарасне. Според някои оценки – дори няколко пъти.

Как ще бъде със строящия се ITER (на стойност 20 млрд. долара) и неговите волфрамови стени?

Изследването на група учени от Фондацията за фундаментални изследвания на материята предполага, че за предпазване от абсорбиране на водорода от волфрама в такива условия следва да се използва… водород.

Как изследователите са стигнали до този извод? Като експериментирали с линейния генератор на плазма, пресъздаващ някои условия, които съществуват в термоядрените реактори, учените сравнили количеството водород, което се удряло в стените на реактора, с това, което наистина прониквало през слоя тежък метал, и открили в данните странен фактор, който рязко снижавал процента на прилепващия газ в сравнение с предвидения.

Оказало се, че на повърхността на волфрама бързо се образува лента с дебелина един водороден атом, след което вероятността от преодоляването на волфрама рязко спадала (до един милион пъти).

Такъв „естествен” механизъм на екраниране означава, че големите токамаци на бъдещето може да се откажат от допълнителни скъпи мерки за защита на волфрамовите стени без притеснение от загуба на прекалено голямо количество гориво.

Отчет за изследването е публикуван в сп. Physical Review Letters.

Източник: FOM