Немецкие ученые разрабатывают технологию защиты термоядерных реакторов чистым вольфрамом

Группа немецких исследователей разрабатывает инновационную электрохимическую технологию, предназначенную для создания защитных покрытий из чистого вольфрама на внутренних поверхностях будущих термоядерных реакторов. Над проектом работают специалисты Института физики плазмы имени Макса Планка (IPP) в тесном партнерстве с компанией IoLiTec, ведущим производителем специализированных электролитов.

Изображение сгенерировано Nano Banana

Ключевая задача заключается в обеспечении надежности так называемой первой стенки реактора — элемента конструкции, непосредственно контактирующего с высокотемпературной плазмой и выдерживающего экстремальные тепловые нагрузки до 10 МВт на квадратный метр. Вольфрам считается оптимальным материалом для таких условий эксплуатации благодаря своей уникальной жаропрочности и температуре плавления, превышающей 3000 °C.

Однако широкое применение вольфрама в инженерных конструкциях ограничено серьезными факторами: этот металл является редким ресурсом и чрезвычайно сложен в механической обработке. Изготовление массивных цельнолитых компонентов из него экономически нецелесообразно, поэтому ученые сосредоточились на методе нанесения тонкого вольфрамового слоя на основу из более доступных материалов.

Основная сложность состояла в отсутствии надежной технологии электрохимического осаждения чистого вольфрама. В традиционных водных электролитах этот процесс блокируется интенсивным выделением водорода. Чтобы преодолеть данный барьер, немецкие специалисты применили безводные среды на основе ионных жидкостей и органических растворителей.

По словам руководителя проекта Андреаса Вайбеля, на текущий момент подобных решений не существует ни в промышленном масштабе, ни в лабораторной практике. Новый метод обеспечит прецизионный контроль над толщиной и однородностью напыления, что позволит оптимизировать расход дорогостоящего сырья и упростить производство узлов для перспективных термоядерных установок.

Данная разработка рассматривается как фундаментальный шаг к коммерциализации термоядерной энергетики, поскольку создание долговечных и рентабельных материалов остается одной из главных инженерных проблем на пути к созданию работающих электростанций нового типа.

Источник: iXBT