Исследователи из НИЯУ МИФИ узнали, как избавить термоядерные реакторы от радиоактивного трития. Это установки для удержания плазмы, которые, по плану, станут основой будущих термоядерных реакторов. Они создали метод действенного удаления трития из вольфрамовых слоёв на внутренней поверхности термоядерных реакторов. Основой метода послужил эффект «изотопного замещения».
Как пишет JNM, при эксплуатации термоядерных установок может появиться угроза радиационной безопасности из-за накопления радиоактивного изотопа водорода трития. Так, в международном термоядерном реакторе ИТЭР есть предельное число 700 г трития.
Работы на токамаке JET показали, что одним из ключевых путей накопления трития в токамаках является «со-осаждение» – процесс одновременного осаждения на поверхность распылённых плазмой вольфрамовых частиц стенок реактора и частиц рабочего газа плазмы – изотопов водорода.
Учёные должны были найти способ детритизации – безопасного и технологичного удаления трития из соосажденных слоёв в термоядерных установках.
«Мы установили, что при температуре 200°С, легко достижимой в условиях токамаков, эффективность удаления дейтерия с помощью изотопного замещения составляет не менее 99%. При этом эффективность удаления дейтерия путём простого нагрева в вакууме при той же температуре не превышала 70%», – поведал представитель НИЯУ МИФИ Степан Крат.
Исследователи создали простую физическую модель, которая описывает динамику изотопного замещения. На её основе они предсказали, сколько времени и при какой температуре нужно выдерживать слои разной толщины для удаления из них тяжёлых изотопов водорода.
Учёные продолжают работу по теоретическому описанию процессов, связанных с соосаждением, и изучают соосаждение с другими важными для термоядерного синтеза материалами, такими как литий. Они рассчитывают, что итоги будут использованы в термоядерных реакторах для предсказания скорости накопления трития и для очистки их от этого изотопа.
