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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Жесткий диск Seagate 44 ТВ 10.03.2026

С ростом объемов данных, обрабатываемых крупными компаниями и дата-центрами, требования к накопителям резко увеличиваются. Seagate анонсировала начало поставок новейших жестких дисков Exos емкостью 44 ТБ, которые обещают сочетание рекордного объема и высокой производительности, благодаря передовой платформе Mozaic 4+ и технологии термомагнитной записи HAMR. Платформа Mozaic 4+ включает десять магнитных пластин, каждая из которых имеет емкость более 4 ТБ. В сумме это позволяет получить общий объем накопителя 44 ТБ - рекордный показатель для современных HDD. В сочетании с вращением шпинделя на скорости 7200 оборотов в минуту это обеспечивает скорость передачи данных порядка 300 МБ/с, что делает диск подходящим для работы с большими массивами информации. Seagate отмечает, что использование Exos повышает общую эффективность систем хранения примерно на 47%. Для корпоративных клиентов это означает сокращение занимаемой площади под кластеры на 9 квадратных метров и снижение годового эне ...>>

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Случайная новость из Архива Нитрид урана - перспективное топливо для АЭС 23.08.2012 Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории использовали фотолиз молекулы урана азид-аниона, которая содержит один атом урана и три атома азота. На молекулу воздействовали ультрафиолетовым излучением: энергия фотонов смогла "разорвать" азот, в результате чего образовались молекулы нитрида урана. До сих пор получение данного вещества было очень сложным делом из-за существенного различия атомных радиусов урана и азота. Впервые американским ученым удалось получить стабильный молекулярный нитрид урана (U-N), где атом азота связан только с одним атомом урана. В предыдущих работах атом азота всегда был связан с двумя или более атомами урана. С практической точки зрения - это очень большое достижение. Нитрид урана имеет очень высокую плотность энергии, высокие стабильность и теплопроводность, что позволяет использовать соединение U-N в новых высокоэффективных ядерных реакторах. Нитрид уран также может легко разрывать очень прочные углерод-водородные связи, хотя при этом молекула U-N необратимо разрушается в ходе разделения атомов водорода и углерода. Тем не менее, если удастся сохранить нитрид урана в ходе данного процесса, он станет коммерчески выгодной альтернативой ископаемому топливу, поскольку является отличным катализатором, для производства горючего из отходов. Новое соединение нитрида урана представляет собой керамический состав, содержащий множество одинаковых молекул U-N. В отличие от всех других способов производства, фотолиз позволяет изготавливать чистый нитрид урана с четко заданными свойствами, что делает его пригодным для практического применения. Синтез подобного вещества был настоящим "святым Граалем" для химиков на протяжении десятилетий. Перспективы его применения огромны, и ученые верят, что нитрид урана сможет изменить облик современной энергетики.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026