Из чего строить реактор, или оболочка для термояда

24.10.2007

Как правильно выбрать материал для термоядерного реактора?

Как правильно выбрать материал для термоядерного реактора? Ответить на этот вопрос помогут исследования которые провели российские ученые.

Из чего построить ядерный реактор? Как выбрать материалы, которые не только устоят в условиях длительного облучения, но и сами не превратятся в мощный источник радиации на ближайшие сотни лет? Ученые из Института геохимии и аналитической химии РАН и их коллеги из Института металлургии РАН исследовали, что происходит с металлами при длительном облучении их нейтронами. Ведь в процессе облучения нейтронами в материалах наводится радиоактивность (они становятся радиоактивными), а в результате ядерных реакций одни химические элементы превратятся в другие. А это, в свою очередь может повлиять на состав, структуру и, соответственно, свойства (в первую очередь, на фазовую стабильность) стали. Результаты исследований позволили дать рекомендации, из чего следует варить сталь, чтобы построенный из нее реактор был наиболее безопасным.

Разумеется, идея использовать реакции ядерного синтеза привлекает человечество уже более полувека – именно с ней связаны основные наши надежды на решение энергетических проблем. Однако на пути от идеи сделать на Земле небольшое управляемое Солнце до ее реализации стоит множество проблем, важнейшая из которых – проблема безопасности. В частности – поиск так называемых малоактивируемых материалов для строительства собственно ядерного реактора. Вот в решении этой проблемы и продвинулись ученые, и весьма существенно.

Ученые выявили и еще одну проблему, предложив попутно и способ ее решения. Дело в том, что очень перспективный материал для термоядерного реактора – это ванадий и некоторые его сплавы. Обычно его получают из железнорудных концентратов (в концентрированном виде ванадий в природе не встречается, почему и называется рассеянным элементом). Но при этом его практически невозможно избавить от примесей ниобия и серебра, в данном случае недопустимых или крайне нежелательных. Поэтому авторы предложили получать ванадий из сырья нетрадиционного – в частности, из… мазута. Дело в том, что ванадий как микроэлемент необходим растениям, он в них накапливается, и, соответственно, есть в нефти. Кроме того, он образует летучие соединения. Поэтому его можно выделять из продуктов сгорания мазута – такую технологию уже разработали химики из ЦНИИ Черной металлургии. А их коллеги из ГЕОХИ и ИМЕТ выяснили, что в таком ванадии нежелательных ниобия и серебра практически нет.

Разумеется, полученные учеными знания понадобятся при постройке термоядерного реактора, строительство прототипа которого уже начато на юге Франции международным сообществом, включая Россию. Но они пригодятся и для уже существующей ядерной энергетики, особенно с учетом приоритетного развития реакторов на быстрых нейтронах. Тогда, возможно, ядерная энергетика может стать безопаснее.

Информнаука

©РАН 2019