Ученые уверены, что обнаруженный ими сплав способен выдерживать высокие температуры, давление и радиацию, не теряя своей прочности. Если расчеты окажутся верными, именно эти металлы станут основой для термоядерных реакторов нового поколения.
Американские исследователи из Университета Майами занимаются разработкой новых металлических сплавов, способных выдерживать необычайный жар и радиацию внутри будущих термоядерных реакторов. Инженер Джакомо По и его команда исследуют материалы, которые не расплавятся даже при температурах в десятки миллионов °C — почти как в недрах Солнца. Если такие сплавы удастся создать, это приблизит человечество к мечте о бесконечной и экологически чистой энергии.
В центре внимания ученых находятся так называемые высокоэнтропийные сплавы. Это особые материалы, состоящие из сразу нескольких (обычно пяти и более) металлов в приблизительно равных пропорциях. Благодаря этому они обладают высокой прочностью, устойчивостью к коррозии и не разрушаются при значительном нагреве. Для того чтобы понять, как они ведут себя под нагрузкой, ученые изготавливают миниатюрные образцы — в сотни раз тоньше человеческого волоса. Используя тонкий ионный луч, материал «обстреливают», изменяя его внутреннюю структуру, а затем с помощью мощного электронного микроскопа наблюдают, что происходит с ним при нагреве и растяжении.
Основная задача экспериментов — определить, 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 свою прочность. Поэтому инженеры ищут материал, который не ломается и не становится хрупким.
Чтобы избежать долгих и затратных испытаний, команда сочетает лабораторные исследования с компьютерным моделированием. Это позволяет видеть, как сплав реагирует на различные температуры и нагрузки, а также предсказывать, где могут возникнуть слабые места. Такой подход экономит время и позволяет более точно подбирать необходимые составы металлов.
Работа финансируется Министерством энергетики США и Национальным научным фондом. Проект включает международные исследования: аналогичными вопросами занимаются ученые из Европы, Азии и других регионов. Все они стремятся к одной цели — создать реактор, который будет производить больше энергии, чем потребляет.
В будущем предполагается испытать такие сплавы в установках, где плазма удерживается магнитными полями, а стенки камеры должны выдерживать температуру до 150 млн °C. Если материалы покажут свою эффективность, человечество сможет создать термоядерные станции без вредных выбросов, радиоактивных отходов и зависимости от нефти или газа. Это может стать началом новой эпохи в энергетике.
Фото: hi-tech.mail.ru