Электронная пушка и термические нагрузки. РАН испытывает материалы для термоядерных реакторов
Учёные Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН разработали и запустили уникальный экспериментальный стенд, который позволит исследовать разрушение материалов под воздействием быстрых повторяющихся тепловых нагрузок. Новая установка предназначена для испытаний материалов, используемых в первой стенке термоядерного реактора-токамака, при воздействии экстремальных температур, мощных импульсных потоков плазмы и излучения.
Одной из ключевых задач при создании термоядерного реактора является подбор материалов для первой стенки камеры, которая удерживает горячую плазму и подвергается значительным термическим нагрузкам. Температура плазмы в таком реакторе достигает 100 млн градусов, что создает серьезные испытания для материалов облицовки камеры. Для решения этой задачи физики ИЯФ СО РАН создали специальный стенд.
«Уникальность установки в том, что на ней можно быстро воспроизвести полный цикл нагрузок, которым будет подвержена стенка за все ожидаемое время службы реактора. Она позволит набрать до 10 млн импульсов нагрева примерно за две рабочих недели. На других установках это занимает около года»
— Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН
В установке используется электронная пушка, которая генерирует интенсивный частотно-импульсный пучок. Этот пучок направляется на испытуемую мишень в магнитном поле, создаваемом двумя катушками. В процессе воздействия пучка происходит быстрый циклический нагрев поверхности материала мишени. Преимуществом данной установки является возможность достижения необходимой нагрузки на мишень за один импульс, при этом средняя мощность пучка остается относительно невысокой. Это делает установку более компактной и менее затратной по сравнению с аналогичными решениями.
На данный момент стенд собран и успешно протестирован. Разработка была выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.
