Температура Сонця і ядерного синтезу. У США створили надзвичайно жаростійкі сплави
Вчені випробовують нові сплави, які можуть витримати експлуатацію в майбутніх термоядерних реакторах. (Фото: Університет Маямі)
У лабораторії Університету Маямі інженер-механік Джакомо По домігся проривних успіхів у матеріалознавстві.
По використовує сфокусований іонний пучок, створюючи металеву структуру в сотні разів меншу за людську волосину. Потім, використовуючи потужний скануючий електронний мікроскоп, він вивчає, як речовина реагує на стрес і тепло.
«Нас цікавить, як поводиться метал за високих навантажень і температур, — пояснив По. — І, модифікуючи зразок, ми зможемо побачити, що з ним відбувається на різних стадіях деформації».
Мета цієї точної роботи виходить далеко за рамки лабораторії. Дослідження По можуть допомогти вивчити термоядерну енергію і здійснити революційний прорив у галузі чистої і безмежної енергії.
«Енергія термоядерного синтезу — це Святий Грааль, мрія, до якої вчені ганяються десятиліттями», — каже вчений. Для створення термоядерних реакторів необхідно розробити матеріали, здатні витримувати температури до десятків мільйонів градусів. Усередині цих пристроїв метали піддаються постійному впливу радіації, екстремального тиску і палючого жару.
Вольфрам, відомий своєю міцністю і температурою плавлення, наразі є провідним кандидатом. Однак навіть у нього є обмеження в подібних екстремальних умовах. Щоб замінити його, дослідники тепер звертаються до нової категорії матеріалів, званих високо-ентропійними сплавами.
Ці сплави, утворені поєднанням п’яти або більше елементів у майже рівних кількостях, славляться своєю міцністю, корозійною стійкістю і стабільністю за високих температур. Однак їхня поведінка під дією радіаційної напруги, відома як «радіаційна повзучість», залишається незрозумілою. Щоб відповісти на це питання, По та його аспіранти використовують комбінацію експериментів з високотемпературної деформації за допомогою електронного мікроскопа і передового комп’ютерного моделювання.
«Перевага цього методу полягає в тому, що ми можемо обґрунтувати те, що спостерігаємо в експериментах, за допомогою моделей і рівнянь, а потім тестувати моделі та експерименти в тому ж масштабі», — пояснив По. Його дослідження підтримуються грантами Міністерства енергетики США та програми CAREER Національного наукового фонду. Дослідник підкреслив, що робота його команди — частина масштабного міжнародного проєкту. Групи вчених зі США, Китаю, Японії, Індії, Південної Кореї та Євросоюзу прагнуть досягнення однієї й тієї самої мети: за останні кілька років у стартапи у сфері термоядерної енергетики було вкладено понад 10 мільярдів доларів приватних інвестицій.
