روسیه در حال توسعه یک «پوشش هوشمند» برای راکتور‌های همجوشی هسته‌ای است

به گزارش مجله خبری نگار، این مطلب را موسسه فیزیک مهندسی مسکو گزارش داده است.

انتخاب ماده‌ای که بتواند پلاسمای درخشان در دیواره داخلی رآکتور را تحمل کند، یکی از مهم‌ترین مشکلاتی است که هنوز به طور قطعی در طول ساخت رآکتور همجوشی هسته‌ای بین‌المللی ITER، یک پروژه بین‌المللی که در فرانسه با مشارکت روسیه و تعدادی دیگر از کشور‌ها در حال اجرا است، حل نشده است.

پلاسما در تأسیسات همجوشی هسته‌ای به دمای میلیون‌ها درجه می‌رسد و دیواره داخلی راکتور را در صورت بروز اختلالات یا حوادث عملیاتی در معرض آسیب قرار می‌دهد. علاوه بر این، ذراتی که از دیواره تبخیر می‌شوند می‌توانند پلاسما را "خنک" کنند و بر پایداری واکنش همجوشی هسته‌ای تأثیر منفی بگذارند.

در این زمینه، گروهی از دانشمندان روسی از شرکت راما در لیپتسک، یک موسسه تحقیقاتی وابسته به شرکت دولتی روس اتم، و موسسه فیزیک مهندسی مسکو، روشی نوآورانه برای کاهش ناخالصی‌ها در پلاسمای همجوشی هسته‌ای و محافظت از دیواره‌های راکتور در برابر خوردگی، از طریق اشباع نفوذی سطح تنگستن با اتم‌های بور، ارائه دادند.

سخنگوی موسسه فیزیک مهندسی مسکو توضیح داد که سطوح داخلی راکتور‌های همجوشی هسته‌ای، مانند راکتور بین‌المللی ITER و راکتور چینی EAST، با توجه به مقاومت تنگستن در برابر ذوب، قرار است از تنگستن ساخته شوند. با این حال، این فلز همچنان در معرض اثرات منفی مستقیم پلاسما قرار دارد.

وقتی سطح تنگستن با اتم‌های بور اشباع می‌شود، لایه‌های محافظ بوریدات‌ها تشکیل می‌شوند. بورید‌ها ترکیبات شیمیایی متشکل از بور و تنگستن هستند و به دسته مواد فوق داغ تعلق دارند. این لایه‌ها به محافظت از پلاسما در برابر نفوذ ناخالصی‌های چندباره کمک می‌کنند.

علاوه بر این، این سطح خاصیت خودترمیمی دارد، زیرا ترک‌های میکروسکوپی که در اثر شوک‌های حرارتی شدید ایجاد می‌شوند، به طور خودکار با ذوب شدن اکسید‌های بور و تشکیل فاز شیشه‌ای که این ترک‌ها را می‌بندد، ترمیم می‌شوند.

آزمایش‌های انجام شده بر روی نمونه‌های تنگستن مشابه نمونه‌های مورد استفاده در راکتور ITER، به همراه نمونه‌های پوشش داده شده با یک لایه انتشار اشباع شده با بور، بهبود قابل توجهی در خواص تنگستن فرآوری شده در مقایسه با تنگستن بدون پوشش نشان داد.

سخنگوی این موسسه به یک مزیت دیگر نیز اشاره کرد: توانایی جزء بور در جذب اکسیژن با راندمان بالا در این پوشش. طبق محاسبات دانشمندان، یک لایه اشباع شده از بور با ضخامت ۰.۱ میلی‌متر روی سطح تنگستن برای کاهش سطح ناخالصی‌ها در پلاسمای همجوشی هسته‌ای در طول عمر عملیاتی راکتور کافی است، بدون اینکه نیازی به سیستم‌های اشباع بور تخلیه تابشی که در حال حاضر در دست توسعه هستند، باشد.