В течение шести десятилетий учёные всего мира стремятся достичь «святого Грааля чистой энергетики», то есть подчинить термоядерную реакцию. Получить это на строящихся реакторах пока не удалось никому, и одна из проблем, задерживающих этот процесс, — ненадежность сварных швов установок, где плазма должна нагреваться до температур, значительно превышающих температуру на поверхности Солнца.
Идея применения реакции термоядерного синтеза давно известна: звёзды вырабатывают огромную энергию, сжимая два лёгких ядра в одно тяжёлое. В разных государствах возводят реакторы для синтеза, чтобы получить доступ к практически безграничным запасам электроэнергии, которая будет более экологичной и безопасной, чем углеводородное топливо и уран. управляемого термоядерного синтеза Сущность данного процесса заключается в том, что температура газа, прогретого до состояния плазмы, должна быть выше ста миллиона градусов Цельсия, а также все составные части установки должны иметь прочное соединение.
Из-за выявленных недостатков в одной из главных частей, вакуумной камере, отложили тестовый пуск. Международного экспериментального термоядерного реактора Премьера ИТЭРа была запланирована на 2025 год, но теперь состоится лишь в 2036-м. Причина переноса – риск протечек топлива сквозь сварные швы элементов магнитной системы.
Чтобы избежать такой опасности ещё на стадии изготовления, учёные из Великобритании создали микроскопический метод для отображения скрытых недостатков в швах металлических конструкций. Исследуя… остаточные напряжения В зоне термического влияния, образовавшейся во время дистанционной лазерной сварки деталей из стали P91 (хромомолибденового сплава с высокой жаропрочностью до 600 градусов Цельсия), провели измерения с помощью визуализации плазменно-фокусированного ионного пучка и цифровой корреляции изображений.
Испытания на растяжение выявили: при низком напряжении сплав становится тверже в некоторых зонах, а при высоком — мягче на отдельных участках, из-за чего он гнется и ломается. При температуре 550 градусов Цельсия, требуемой для работы термоядерного реактора, сталь теряет более трети прочности.
Ученые традиционно изучали поведение материалов при низких температурах, в то время как британские исследователи проанализировали изменения в сварных швах при колоссально высоких температурах термоядерного реактора. Полученные результаты позволят проектировать и строить станции для запуска «искусственного Солнца» более надежными и безопасными.
Научная работа опубликована в журнале Journal of Materials Research and Technology.