Инженеры нашли скрытые дефекты в сварных швах термоядерных реакторов

Инженеры Университета Суррей совершили прорыв в понимании поведения сварных компонентов внутри экстремальных условий термоядерных реакторов. Их исследование предлагает важные сведения для проектирования более безопасных и долговечных систем термоядерной энергетики будущего.

Работая в сотрудничестве с Управлением по атомной энергии Великобритании, Национальной физической лабораторией и компанией TESCAN, исследователи разработали и применили передовой микроскопический метод для обнаружения скрытых слабостей в сварных металлах, которые могут ухудшить работу компонентов реактора и сократить срок их службы.

Ученые изучали сталь P91 – очень прочный и термостойкий металл, который рассматривается как кандидат для будущих термоядерных установок. Они применили усовершенствованную технику визуализации с использованием плазменного фокусированного ионного пучка и цифровой корреляции изображений для картирования остаточного напряжения в ультра-узких зонах сварки, которые ранее были слишком малы для изучения традиционными методами.

Результаты показали, что внутреннее напряжение существенно влияет на характеристики стали P91 – полезное напряжение делает некоторые участки более твердыми, а вредное напряжение делает другие участки более мягкими, что влияет на то, как металл изгибается и ломается. При температуре 550°C, характерной для термоядерных реакторов, металл становился более хрупким и терял более 30% своей прочности.

Доктор Тан Суи, руководитель исследования, отметил, что термоядерная энергия имеет огромный потенциал как источник чистой, надежной энергии, которая может помочь сократить выбросы углерода, повысить энергетическую безопасность и снизить затраты на энергию. Однако прежде необходимо убедиться, что термоядерные реакторы безопасны и долговечны.

Данные исследовательской группы создают основу для проверки моделей симуляции и инструментов прогнозирования на основе машинного обучения, что может ускорить разработку таких проектов, как британская программа STEP и европейский проект электростанции DEMO. Это приближает мир к внедрению безопасного, низкоуглеродного производства электроэнергии в промышленных масштабах.