Новые материалы для термоядерных реакторов

22.11.2024

Термоядерный синтез предлагает почти безграничный и экологически чистый источник энергии. Однако реализация этой технологии требует материалов, способных выдерживать экстремальные условия. Ученые из лаборатории MARVEL (EPFL, Швейцария) разработали подход для поиска таких материалов, что может приблизить использование термоядерной энергии.

Ключевой компонент термоядерных реакторов, дивертор, отвечает за отвод тепла и продуктов реакции, подвергаясь воздействию высоких температур, нейтронов и ионов. Сегодня основным материалом для диверторов в проекте ITER является вольфрам, известный своей термостойкостью. Однако исследователи продолжают искать альтернативы, способные лучше справляться с нагрузками.

Ученые MARVEL использовали базу данных Полинга, анализируя такие свойства, как температура плавления, теплопроводность и плотность, чтобы выявить материалы, которые могут выдерживать условия реакторов. Используя метод оптимизации Парето, они отобрали 71 потенциальный материал.

После первичного анализа исследователи проверили каждый материал на предмет эрозии, взаимодействия с плазмой и другими ограничениями. Некоторые новейшие материалы, например сплавы с высокой энтропией, оказались непригодными для термоядерных реакторов. В итоге список сократился до 21 кандидата.

Для оценки финального списка использовались квантовые модели (DFT). Особое внимание уделялось энергии поверхностной связи (устойчивость к разрушению) и энергии образования междоузлий водорода (взаимодействие с тритием). Это позволило определить, насколько материалы подходят для работы в диверторе без потери эффективности.

В итоговый список вошли как проверенные материалы (вольфрам, графит, алмаз, молибден), так и новые перспективные кандидаты, например, нитрид тантала и керамика на основе бора и азота. Эти материалы демонстрируют потенциал для применения в будущем.

Для дальнейшего анализа ученые планируют использовать нейронные сети, чтобы смоделировать более сложные взаимодействия материалов с нейтронами и плазмой. Это позволит еще точнее оценивать их долговечность.

Новые подходы к поиску материалов делают технологию термоядерного синтеза все ближе к реальности. Совмещение теории и экспериментов открывает путь к созданию надежных и долговечных реакторов, способных обеспечить чистую энергию будущего.

<< Назад: Нейронные механизмы отряхивания собак 22.11.2024

>> Вперед: Желание мяса после пива вызвается гормонами 21.11.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива DC/DC-преобразователи OPTIREG Switcher TLS412xD0x 21.12.2020 Компания Infineon представила новое семейство pin-to-pin понижающих DC/DC-преобразователей OPTIREG Switcher TLS412xD0x. Данные преобразователи предназначены для применения в автомобильных приложениях, имеют компактные размеры и требуют всего пять дополнительных компонентов обвязки. При входном напряжении от 3,7 до 35 В преобразователи способны выдавать от 3 до 10 В на выходе при токе 2 или 2,5 А. TLS412xD0x имеют высокий КПД (до 94%) и оптимизированы с точки зрения ЭМС специально для работы в чувствительных автомобильных системах, таких как: ADAS, системы связи, приборные панели, мультимедиа и многое другое. Помимо самих преобразователей, компания Infineon также предлагает клиентам оценочные платы на их основе, упрощающие процесс подключения и создания прототипов. Особенности: Широкий диапазон входных напряжений (3,7…40 В); Совместимость pin-to-pin, выходной ток 2 и 2,5 A; Компактные размеры, всего пять дополнительных компонентов обвязки; Низкое потребление тока в режиме ожидания: 31 мкА; Гибкий выбор частоты переключения, возможность синхронизации; Функция контроля повышенного и пониженного напряжения; Возможность выбора ШИМ с расширенным спектром. Области применения: ADAS, камеры фиксации; Системы связи, мультимедийные системы автомобиля; Панели приборов, системы освещения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026