Тоньше человеческого волоса и надежнее титана — как новые сплавы выдерживают жар Солнца
Ученые уверены, что найденный ими сплав выдержит жар, давление и излучение, не теряя прочности. Если расчеты верны, именно эти металлы станут основой термоядерных реакторов нового поколения.
Полина ТихоноваАвтор Hi-Tech Mail
Американские ученые из Университета Майами работают над новыми металлическими сплавами, которые смогут выдерживать невероятный жар и радиацию внутри будущих термоядерных реакторов. Инженер Джакомо По со своей командой изучает материалы, которые не расплавятся даже при температуре в десятки миллионов °C — почти как в недрах Солнца. Если такие сплавы удастся создать, это приблизит человечество к мечте об энергии, которой хватит всем и навсегда.
В центре внимания исследователей — так называемые высокоэнтропийные сплавы. Это особые материалы, в составе которых сразу несколько (обычно пять и более) металлов в примерно равных долях. Из-за этого они получаются очень прочными, устойчивыми к коррозии и не разрушаются при сильном нагреве. Чтобы понять, как они ведут себя под нагрузкой, ученые создают миниатюрные образцы — в сотни раз тоньше человеческого волоса. С помощью тонкого ионного луча материал «обстреливают», меняют его внутреннюю структуру, а затем через мощный электронный микроскоп наблюдают, что происходит с ним при нагреве и растяжении.
Главная цель экспериментов — выяснить, сколько такие сплавы смогут выдерживать внутри реактора, где металл постоянно подвергается радиации и давлению. Даже вольфрам, который долго считался самым надежным материалом, со временем теряет прочность. Поэтому инженеры ищут вариант, который не ломается и не становится хрупким.
Чтобы не тратить годы на дорогостоящие испытания, команда сочетает лабораторные наблюдения с компьютерным моделированием. Это помогает видеть, как сплав ведет себя при разных температурах и нагрузках, и предсказывать, где могут возникнуть тонкие места. Такой подход экономит время и позволяет точнее подбирать нужный состав металла.
Работу финансирует Министерство энергетики США и Национальный научный фонд. Проект связан с международными исследованиями: над похожими задачами трудятся ученые из Европы, Азии и других регионов. Все они стремятся к одному — создать реактор, который будет вырабатывать больше энергии, чем потребляет.
В будущем такие сплавы планируют испытать в установках, где плазма удерживается магнитными полями, а стенки камеры должны выдерживать жар до 150 млн °C. Если материалы справятся, человечество сможет построить термоядерные станции без вредных выбросов, радиоактивных отходов и зависимости от нефти или газа. Это может стать началом новой энергетической эпохи.
Ранее мы писали о том, что в России создали новый композит для аэрокосмической отрасли.
Поделиться
