Сотрудники Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН разработали технологию оптической диагностики поверхности металла, позволяющую наблюдать за процессом растрескивания вольфрама в результате мощного импульсного нагрева.

Разработка сибирских ученых помогает прогнозировать реакцию вольфрама при тепловой нагрузке на первую стенку вакуумной камеры термоядерного реактора ИТЭР.

С помощью новой технологии ученые ИЯФ СО РАН получили принципиально новые данные о поведении материалов в экстремальных условиях.

Проведенный эксперимент показал, что задержка между воздействием на вольфрам и реакцией на него может изменить представления о механизмах хрупкого разрушения твердых тел.

«Для создания теплового удара мы используем мощный пучок электронов: он дает относительно мало фонового света, который обычно мешает в таких диагностиках. При этом мы отслеживаем состояние поверхности по структуре её теплового свечения и рассеяния на ней излучения диагностического лазера»,- рассказал аспирант НГУ, старший лаборант ИЯФ СО РАН Александр Васильев.

По его словам, сочетание метода импульсного нагрева и разработанных инновационных диагностик позволяет в реальном времени наблюдать модификацию поверхности.

В ходе экспериментов также было установлено, что при равномерном нагреве, на поверхности вольфрама могут образовываться горячие области с повышенной деформацией.

Вместе с тем, оказалось, что процесс растрескивания проходит намного сложнее, чем предполагалось ранее, так как трещины могут появляться не во время теплового воздействия, а с неожиданно большой задержкой после него.

Устойчивость материалов первой стенки вакуумной камеры является одной из ключевых проблем при создании источника энергии на основе управляемого термоядерного синтеза.

Расчеты показывают, что температура плазмы в токамаке ИТЭР составит 150 миллионов градусов. Кроме того, предполагается, что реактор будет работать в режиме, при котором неизбежны неконтролируемые выбросы плазмы.

Сейчас наиболее подходящим материалом для термоядерного реактора считается вольфрам и новая технология, разработанная отечественными учеными, позволит прогнозировать поведение вольфрама при запредельных нагрузках.