Стенки для термоядерного реактора сделают из вольфрама со структурой ракушки

Вольфрамовое покрытие, которое имитирует структуры морских раковин, выдержит термоядерный синтез внутри реактора. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Физики из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Политехнического университета Вирджинии придумали, как повысить прочность вольфрамовых сплавов, чтобы они выдерживали экстремальные условия внутри термоядерного реактора. Авторы предлагают использовать структуры, аналогичные морским раковинам.

Вольфрам — металл с одной из самых высоких температур плавления, но в чистом виде он очень хрупкий, объясняют авторы работы. Смешивая вольфрам с небольшими количествами других металлов, таких как никель и железо, можно получить сплав, более прочный, чем чистый металл, который при этом сохраняет высокую температуру плавления.

Чтобы еще больше увеличить предел прочности сплавов, исследователи предлагают использовать особый метод горячей прокатки. С его помощью можно создать внутри сплава особые микроструктуры, которые имитируют перламутр — внутренний слой раковин пресноводных и морских моллюсков. Известно, что эта структура не только отличается красивыми узорами и переливами, но также придает раковинам прочность.

Микроструктура природного перламутра (сверху) и прокатного перламутра в вольфрамовых сплавах. Изображение: J. V. Haag IV et al., Scientific Reports

Исследователи проанализировали «перламутровую» микроструктуру сплавов с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, чтобы наблюдать за поведением атомов. Внутри перламутровой структуры тяжелый вольфрамовый сплав состоит из двух отдельных фаз: «твердой» фазы почти чистого вольфрама и «пластичной» фазы, содержащей смесь никеля, железа и вольфрама. 

Результаты исследований показывают, что высокая прочность вольфрамовых тяжелых сплавов обусловлена отличной связью между разнородными фазами, включая тесно связанные «твердые» и «пластичные» фазы. В своей работе исследователи показали, что, управляя кристаллической структурой, геометрией и химическим составом сплава, можно создать прочные границы раздела материалов в тяжелых сплавах вольфрама.

Такие изменения улучшат дизайн материала и помогут создать сплавы достаточно прочные, долговечные и надежные, чтобы выдерживать огромные температуры и воздействие электромагнитного излучения внутри термоядерного реактора. Авторы отмечают, что лаборатории уже работают над созданием прототипа корпуса реактора из сплавов вольфрама.

Предложенное решение — не единственное, ученые по всему миру работают над различными технологиями для термоядерного реактора. Например, ранее «Хайтек» рассказывал, что российские ученые из НИЯУ МИФИ разработали специальный припой, который повышает прочность сплава вольфрама и стали для аналогичных целей.


Читать далее:

Ядро Земли скоро будет вращаться в другом направлении

Посмотрите на водородную суперяхту, «летающую» над водой со скоростью 75 узлов

Млечный Путь оказался аномально большим для своей галактической нити

На обложке: строительство термоядерного реактора ИТЭР. Изображение: ITER Organization

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
TikTok вернулся в России: что доступно пользователям
Новости
В Японии разработали устройство 6G, которое передает данные со скоростью 100 Гбит/с
Новости
Климатологи объяснили формирование в Антарктиде полыньи размером с Чехию
Наука
Частые кризисы повысили способность человечества выживать
Наука
Физики наблюдали кота Шредингера — превращение атомов из частиц в волну
Наука
Найдена самая глубокая дыра в мире
Наука
«Вышка» заряжает карьеру в IT
Технологии
Ученые создали клей, который работает как паутина Человека-паука (почти)
Наука
Новый препарат может обратить диабет вспять
Наука
На Марсе участились полярные сияния: что это значит
Космос
Форма известной туманности оказалась совсем не такой, как считали ученые
Наука
Исламский «Экскалибур» нашли в Испании: ему больше 1000 лет
Наука
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Наука
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал детали космической Конской Головы
Космос
Ученые выяснили, как парниковые газы влияют на распространение болезней
COVID-19
Найдены доказательства необычной силы магнитного поля Земли в прошлом
Наука
Посмотрите, как быстро робот-гуманоид управляется с домашними задачами
Новости
Ядро атома впервые возбудили лазером: это открывает сверхточные измерения времени
Наука
Чек-лист: как обеспечить информационную безопасность маркетплейса
Мнения