Термоядерный прорыв отменяется? Обычная сталь оказалась ахиллесовой пятой человечества

Можно ли удержать вещество горячее, чем поверхность Солнца? Именно такая задача стоит перед инженерами, пытающимися покорить термоядерную энергию — главную надежду человечества на чистое и практически неисчерпаемое электричество.

Но на пути к этой мечте стоит непростая преграда — сварные швы.

Почему сварка — ахиллесова пята реакторов

Термоядерные реакторы работают в условиях, где температура плазмы превышает 100 миллионов градусов Цельсия. В таких условиях материалы испытывают колоссальные нагрузки, а особенно — места сварки. Именно здесь могут образовываться микротрещины, через которые потенциально возможна утечка топлива.

Такой дефект уже однажды стал причиной масштабной задержки: запуск Международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР) отложили с 2025 года на 2036-й из-за проблем в вакуумной камере. Сварные швы магнитной системы оказались под угрозой разрушения.

Британский прорыв: заглянуть внутрь шва

Ученые из Великобритании разработали метод микроскопического анализа, позволяющий буквально заглянуть внутрь сварного соединения. Используя плазменно-фокусированный ионный пучок и цифровую корреляцию изображений, исследователи изучили, как ведет себя сталь марки P91 — хромомолибденовый сплав, способный выдерживать до 600 °C.

Цель — заранее обнаружить слабые зоны, скрытые под поверхностью металла, ещё на этапе производства.

Результаты тревожат

Испытания показали: при температуре 550 °C, которая считается рабочей для термоядерных установок, сплав теряет более трети своей прочности.

Сталь начинает деформироваться, в отдельных местах — трескаться. Причина — перераспределение остаточных напряжений: при низком напряжении металл твердеет, при высоком — становится хрупким.

Ранее подобные исследования проводились только при более низких температурах. Новая работа — шаг к реальному приближению условий испытаний к тем, что ожидаются в реакторах.

Надежда на "искусственное Солнце" ещё жива

Благодаря новым методам визуализации проектировщики смогут заранее закладывать в конструкцию знания о поведении швов. А значит — строить более безопасные реакторы, способные выдержать ад "внутреннего солнца".

Уточнения

Со́лнце (астр. ☉) — одна из звёзд нашей галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.