Ученые из лаборатории MARVEL в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) сделали значимый шаг к созданию эффективных термоядерных реакторов, открыв материалы, которые могут выдерживать экстремальные условия взаимодействия с плазмой. В недавно опубликованной статье в журнале PRX Energy они представили новую методику поиска материалов для создания внутренней стенки реактора, способной противостоять высоким температурам, потокам частиц и радиационному воздействию.
В основе исследования лежит анализ базы данных Pauling File, в которой собраны неорганические кристаллические структуры. Используя эту обширную коллекцию, ученые выделили 71 материал, обладающий потенциальной устойчивостью к термическим нагрузкам. При оценке были учтены критически важные характеристики, такие как теплоемкость, теплопроводность и температура плавления, что позволило отсеять менее подходящие варианты.
Однако даже отобранные материалы потребовали дополнительной проверки: ученые провели детальный анализ литературы, чтобы уточнить такие свойства, как эрозионная устойчивость и сопротивляемость воздействию плазмы и нейтронов. Это позволило исключить ранее предложенные высокоэнтропийные сплавы, не соответствующие необходимым требованиям. Итоговый список материалов включил 21 кандидат, среди которых вольфрам, графит, алмаз, нитрид бора, а также такие переходные металлы, как молибден и рений.
Особый интерес представляют неожиданные находки — нитрид тантала и керамические материалы на основе бора и азота. Эти материалы ранее не использовались в подобных условиях, что открывает перед исследователями новые горизонты. В дальнейшем команда планирует использовать нейронные сети для моделирования поведения этих материалов под воздействием нейтронов, что поможет лучше предсказать их устойчивость и эффективность в термоядерных реакторах будущего.
По словам исследователей, такие находки приближают нас к созданию надежных термоядерных реакторов, способных в перспективе обеспечить человечество экологически чистой энергией.
