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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Создание электропроводящих наноструктур с помощью воды и воздух 04.11.2021 Ученые из Японии заметили уникальные реакции во взаимодействии воды, нефти и воздуха. Они использовали их для создания нанолистов, которые необходимы для сенсоров нового поколения и технологий производства энергии. Ученые создали микропористые металлоорганические каркасы (MOF), которые состоят из ионов металлов и органических связующих. Эти материалы образовали трехмерные наноструктуры, которые проводят электричество. Исследователи использовали те же условия, которые характерны для образования нефтяной пленки на воде. Чтобы использовать свойства MOF в технологиях производства энергии и сенсоров, ученые изменили подход к созданию этих каркасов. Исследователи нанесли раствор с органическими линкерами (строительные блоки или связки, содержащие катионы металлов - "Хайтек") на водный раствор ионов металлов. После контакта вещества объединились в гексагональную структуру. В местах соприкосновения жидкости и воздуха образовались наноструктуры. Ученые сжали нанолисты, чтобы придать им более плотную и неразрывную структуру. Исследователи проверили наноструктуры при помощи микроскопического и рентгеновского кристаллографического анализа. Плотно упорядоченные кристаллы указали не только на прочный контакт между листами, но и на электрические свойства материала. Исследователи перенесли нанолисты на кремниевую подложку, добавили золотые электроды и измерили электропроводность. Сейчас ученые изучают, как различные параметры влияют на морфологию листа. Их цель - разработать методику создания высококачественных нанолистов с заданными электронными свойствами.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026