Фото: Rosatom/Global Look Press
Представьте себе внутреннюю стенку термоядерного реактора — установки, в которой учёные пытаются воспроизвести реакции, идущие в недрах Солнца. На эту стенку обрушиваются потоки раскалённой плазмы. Именно поэтому выбор оптимального материала одна из главных проблем конструкторов будущих электростанций.
Сегодня самый популярный материал для внутренних поверхностей токомаков — вольфрам: у него рекордно высокая температура плавления (3422 °C) и отличная теплопроводность. Но у твёрдого вольфрама есть слабое место: он локально разрушается, если на отдельные его участки даже кратковременно обрушиваются выбросы плазмы, обладающие колоссальной энергией.
Тут приходит на помощь идея «жидкометаллической» защиты: если покрыть участок вольфрамовой стенки тонким слоем жидкого лития, тот испаряется и создаёт облако, экранирующее внутреннюю поверхность реактора от теплового удара. Чтобы «напитать» вольфрам литием, используют вольфрамовую губку из спрессованных тонких проволочек, – по ним жидкий металл литий сам, без насосов, поднимается и распространяется по поверхности стенки реактора.
Проблема заключалась в том, что такую «губку» из вольфрама с литием сложно было прикрепить к стальной основе – корпусу реактора. Точечная сварка и зажимы, как показали эксперименты, не обеспечивают хорошего контакта: структура перегревается, локально оплавляется и разрушается. В итоге ученые нашли идеальное решение — cделать из стальной основы и пористой структуры один (или единый) материал, который не давал бы перегреться этой структуре с литием.
Правда, вместо распространенной стали разработчики взяли сплав никеля и железа. Именно с таким сплавом вольфрам соединился более гармонично.
