Японские исследователи разработали металлический сплав, способный выдерживать экстремальные температуры и агрессивную среду термоядерных реакторов.
Ученые из Токийского института естественных наук создали сплавы, которые могут стать ключевым элементом в развитии термоядерной энергетики. Исследователи провели серию экспериментов со сплавами ODS и потоком жидкого металла при температуре 600 °C для имитации среды внутри реактора. Эксперименты показали способность сплавов выдерживать критические температуры и агрессивные условия.
ODS — это сплавы металлов с мелкими оксидными частицами, диспергированными внутри них. Эти сплавы обладают повышенной прочностью, поскольку некогерентность оксидных частиц приводит к более высокой межфазной энергии и снижает вероятность дислокации.
В ходе испытаний специалисты использовали два сплава ODS FeCrAl — SP10 и NF12, подвергая их воздействию жидкого металла при температуре 600 градусов Цельсия. Ученые использовали электронную микроскопию и спектроскопию, чтобы детально изучить поведение материала в экстремальных условиях.
Испытания показали, что сплавы образуют самозащитный оксидный слой, который надежно предохраняет материал от коррозии. Даже при длительном воздействии агрессивной среды, состоящей из расплавленных лития и свинца, защитный слой остается стабильным и не разрушается.
Преимущество термоядерной энергии — отсутствие радиоактивных отходов и вредных выбросов. Однако для строительства реакторов нужны материалы, способных выдерживать экстремальные температуры и агрессивную среду реакторов, в которых воспроизводятся процессы аналогичные тем, что происходят в недрах Солнца. Исследователи считают, что разработанные сплавы могут служить надежным щитом для компонентов реактора.
Прочность слоя оксида лития-алюминия показывает, что эти сплавы могут служить дольше в условиях высоких температур и напряжений. Этот слой служит устойчивым щитом, который продолжает защищать компоненты реактора даже после первоначального износа.
Масатоси Кондо, соавтор исследования
