Nový nátěr pro fúzní reaktory odolá extrémním teplotám

Inženýři z Wisconsinské univerzity v USA vyvinuli materiál, který dokáže odolávat extrémně náročným podmínkám uvnitř fúzního reaktoru. Nový povlak se osvědčil při testech, při nichž byly podmínky podobné těm uvnitř fúzního reaktoru, píše portál NewAtlas.

Výzkumníci naznačují, že materiál by mohl umožnit efektivnější kompaktní reaktory, které se snadněji opravují a udržují.

Američtí výzkumníci při své práci použili technologii nanášení povlaku za studena, aby na nerezovou ocel nanesli povlak z tantalu – kovu, který odolává vysokým teplotám. Výsledkem je materiál, který odolá náročným podmínkám fúzního reaktoru. Nový povlak umožní mnohem lepší ochranu stěn reaktoru. Popis a výsledky práce byly zveřejněny v časopise Physica Scripta.

Ochrana reaktoru
Tantalový povlak byl testován v extrémních podmínkách charakteristických pro fúzní reaktor. Testy dopadly velmi slibně. Během pozorování si vědci všimli, že materiál mimořádně dobře zachycuje molekuly vodíku, což je pro kompaktní fúzní zařízení výhodné.

Jaderná fúze je proces, který pohání hvězdy, jako je naše Slunce. Zvládnutí způsobů jejího řízení je příslibem téměř neomezeného zdroje čisté energie při použití malého množství paliva. Proces fúze spojuje atomy lehkých prvků, jako je deuterium a tritium, při vysokých teplotách na těžší prvky, jako je helium. Při tomto procesu vzniká obrovské množství energie ve formě tepla.

Ve fúzních zařízeních se plazma – ionizovaný plynný vodík – zahřívá na extrémně vysoké teploty, řádově 100 milionů stupňů Celsia, jak jsme psali například zde. Teprve pak se lehčí atomy mohou spojit a vytvořit těžší atomy. K udržení plazmatu pohromadě je zapotřebí silné a stabilní magnetické pole. Energie vzniklá při fúzní reakci by měla udržet teplotu a přebytečné teplo lze přeměnit na elektřinu.

Při tomto procesu však mohou z plazmatu unikat některé vodíkové ionty. -To může způsobit výpadky energie v plazmatu, což velmi ztěžuje udržení horkého plazmatu a výrobu účinného malého fúzního reaktoru. Proto se vědci rozhodli vytvořit nový povrch stěn reaktoru směřující do plazmatu, který by mohl zachycovat částice vodíku narážející do stěn.

Tantalový povlak
Tantal ze své podstaty dobře pohlcuje vodík a výzkumníci předpokládali, že vytvoření povlaku z tantalu pomocí procesu stříkání za studena by ještě více zvýšilo jeho schopnost zachycovat vodík.

Vytvoření povlaku se trochu podobá použití plechovky s barvou ve spreji. Spočívá ve vržení částic nátěrového materiálu na povrch nadzvukovou rychlostí. Po dopadu se částice zploští jako palačinky a pokryjí celý povrch, přičemž mezi částicemi povlaku zůstanou zachovány nanorozměrové hranice. Vědci zjistili, že právě tyto malé hranice usnadňují zachycování molekul vodíku.

Zdroj: Physica Scripta, NewAtlas