Углерод усиливает задержание топлива в реакторах

В современных термоядерных установках плазма нагревается до экстремальных температур, что приводит к столкновениям атомов дейтерия со стенками реактора и их последующему внедрению в материал конструкции.
Углерод усиливает задержание топлива в реакторах
Изображение носит иллюстративный характер

Использование бороновых покрытий на графитовых стенках токамака позволяет снизить примеси в плазме, однако эксперименты на установке DIII-D в General Atomics выявили неожиданное явление — процент задержанного топлива значительно зависит от присутствия углерода.

Проведённое исследование, опубликованное в журнале Nuclear Materials and Energy, возглавил Shota Abe – сотрудник Princeton Plasma Physics Laboratory Министерства энергетики США. Работа фокусируется на количественной оценке задержания дейтерия в бороновых покрытиях, нанесённых на графитовые стенки токамака, что имеет решающее значение для построения эффективных и безопасных реакторов.

Применение дейтерия в экспериментах служит заменой радиоактивного трития, использующегося в коммерческих установках. Alessandro Bortolon, управляющий главный исследователь физик из PPPL, пояснил: «Существует очень строгий лимит на количество трития, присутствующего в устройстве. Если этот лимит превышен, работа приостанавливается, а лицензия аннулируется. Для функционирования реактора требуется точный учет трития; превышение лимита становится непреодолимым препятствием.»

Анализ показал, что основным фактором, усиливающим задержание дейтерия, оказались примеси углерода, а не само бороновое покрытие. Даже незначительное содержание углерода в сочетании с бором приводит к образованию прочных связей, разрывание которых требует нагрева до примерно 1000°F (около 537°C), а соотношение задерженного топлива составляет две единицы дейтерия на каждые пять единиц борона.

Florian Effenberg, сотрудник PPPL, отметил: «Углерод — настоящий источник проблем.» Эта особенность существенно осложняет процедуру удаления внедрившегося топлива без ухудшения характеристик системы.

Параллельно с оптимизацией боронового покрытия ведутся работы по переходу от графитовых плиток к чистым вольфрамовым стенкам, что позволит точнее воспроизвести условия, ожидаемые в международном проекте ITER, собирающемся во Франции для изучения самоподдерживающейся плазмы.

Соблюдение жестких нормативов по запасам трития требует глубокого понимания процессов задержания топлива в конструкционных материалах, что имеет ключевое значение для разработки безопасных коммерческих термоядерных установок.

Совместная работа учёных из Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton University, University of California-San Diego, General Atomics, University of Tennessee и Sandia National Laboratories, а также участие специалистов Michael Simmonds, Igor Bykov, Jun Ren, Dmitry L. Rudakov, Ryan Hood, Alan Hyatt, Zihan Lin и Tyler Abrams демонстрируют важность междисциплинарного подхода в решении фундаментальных задач фьюжн-технологии.


Новое на сайте

20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается? 20807Киберриск переместился внутрь рабочего процесса 20806Как китайская хакерская сеть превратила украденную почту в доступный другим сервис?
Ссылка