بدأ باحثون في معهد بودكر للفيزياء النووية في الفرع السيبيري للأكاديمية الروسية للعلوم (INP SP RAS) اختبار طلاء جديد من كربويد البور لجدران المفاعل الحراري النووي التجريبي الدولي (ITER) قيد الإنشاء في فرنسا.  
 
وقد تم الإبلاغ عن البحوث فيالهندسة النووية الدوليةوشرح أن الفريق بحث عن مادة تتحمل الضرر الناجم عن البلازما أثناء تفاعل نووي حراري.  
 
البلازما في التوكاماك هي غرفة فراغ تورويدية وكان العثور على مادة للجدار الأول التي تلبي جميع المتطلبات صعبة. استخدم الكربون في البحوث المتعلقة بالتوكاماك لحماية الجدران لكنه أثبت أنه مشكلة لأنه يمكن أن يحتفظ بنظائر الهيدروجين والتريتيوم المشع.  
 
حاليا، يستخدم التنغستن والبيريليوم في الجدار الأول من الكاميرا في ITER، والتي يمكن أن تتحمل درجات الحرارة العالية وخفيفة جدا، ولكن الغبار من البيريليوم سامة ومسبب سرطان قوي.  
 
قاد رئيس مركز ITER ، أناتولي كراسولنيكوف ، فريقًا بحث عن خيارات بديلة لتغطية جدار التوكاماك ، الذي يحتاج إلى مقاومة الحرارة وخفيفة الوزن ، مع موصلة حرارية وكهربائية عالية. ويشمل هذا بعض أنواع السيراميك التي تستخدم عادة كعازل.  
 
وشارك معهد لافرنتييف للديناميكا المائية SB RAS ومعهد كريستيانوفيتش للميكانيكا النظرية والتطبيقية وجامعة دولة تومسك لنظم الإدارة والإلكترونيات الراديوية في الدراسة.  
 
تم تطبيق طلاء من مادة خاصة بسمك عشرات الميكرونات فقط ، وتجري الاختبارات في منشأة BETA في INP SP RAS. خلال الاختبارات ، تتعرض المادة لأحملة نبضات نووية حرارية وحمولة حرارية تعمل بالليزر من البلازما. يتم تتبع درجة حرارة امتصاص الرأس ودرجة التآكل باستخدام نظام تشخيصي. كما يمكن تتبع اللحظة التي تبدأ فيها التآكل والتي يمكن أن تسبب تغيير الخشنة ويمكن تحديدها مع فقدان المادة اللاحق.  
 
وأوضح مهندس البحث ديميتري تشيريبانوف: "كان الغرض من الاختبارات هو وصف حد الأحمال التي يمكن أن تتحملها رياضاتنا القتالية الاختبارية أثناء التدفئة النبضية".
 
"لقد طورنا حماية النيوترونات من كربيد البور مع فيريال (سانت بطرسبرغ) لفترة طويلة. شركة فيريال هي مصنعة لمكونات المعدات من المواد السيراميكية والسيراميكية المعدنية،" قال الباحث ألكسندر بورداكوف. "هذه المادة متينة جداً، ولها موصلات حرارية جيدة نسبياً، ونحن نختبرها تحت الأحمال النبضية التي تميز التوكاماك".
 
على غرار البيريليوم الخفيف ، لا يسبب كربيد البور تبريد الجدران بسرعة ، كما أنه متاح بسهولة. في استخدام كربيد البور هناك خيارين لأنه يمكن أن يحل محل التنغستن بالكامل أو يتم تطبيقه على جدران التنغستن كطلاء واقي.   
 
اعتبارا من الآن، نتائج اختبار معقد بيتا، القيم العتبة للأحمولة التي تبدأ فيها السيراميك في الانهيار تشبه التنغستن. كما تشير الاختبارات إلى أن كاربين البور تنافسي مع كاربيد التنغستن وطلاء البيريليوم.  

المصدر: coatingsworld