Науковці з Університету Суррея у Великій Британії задіяли новий метод виявлення мікроскопічних дефектів у зварних з'єднаннях термоядерних реакторів.

Їхнє дослідження робить можливим створення більш надійних та безпечних конструкцій для майбутніх термоядерних реакторів. Спільно з британським Управлінням з атомної енергії, Національною фізичною лабораторією та компанією з виробництва наукових приладів TESCAN, дослідники розробили передову технологію виявлення прихованих слабких місць у зварних швах металів на мікроскопічному рівні.

Ці внутрішні дефекти, що виникають у процесі виробництва, можуть створювати загрозу для структурної цілісності і довговічності компонентів реактора. У дослідженні розглядалось виникнення подібних дефектів у жаростійкому сплаві P91 на основі сталі, який розглядається як один з перспективних матеріалів для майбутніх термоядерних реакторів.

Використовуючи методи, відомі як плазмовий фокусований іонний пучок та цифрова кореляція зображень, науковці склали мапу залишкової напруги у надзвичайно вузьких областях зварних з'єднань. До цього ці області були занадто малі для проведення аналізу традиційними методами.

Результати дослідження продемонстрували, що внутрішня напруга чинить серйозний вплив на поведінку сплаву P91. Зокрема, корисна напруга робить деякі області ще більш твердими, тоді як шкідлива напруга зменшує міцність низки деяких інших областей, призводячи до того, що метал стає більш гнучким і ламким. При робочій температурі у 550°C в термоядерних реакторах, метал стає більш вразливим і втрачає понад 30% своєї міцності.

«Енергія термоядерного синтезу має величезний потенціал як джерело чистої, надійної енергії, яка допоможе нам скоротити викиди вуглецю, підвищити енергетичну безпеку і знизити витрати на енергію в умовах зростаючих рахунків. Однак спочатку нам потрібно переконатися, що термоядерні реактори безпечні та довговічні», - зазначає керівник дослідження, доцент з матеріалознавства в Університеті Суррея, доктор Тан Суй.

За словами іншого автора дослідження, наукового співробітника Центру інженерних матеріалів Університету Суррея, доктора Бін Чжу, дослідження пропонує реалістичну оцінку структурної цілісності зварних швів у термоядерних реакторах у широкому діапазоні екстремальних умов. Це важливий крок уперед у проєктуванні безпечніших і стійкіших компонентів для ядерного сектора.