Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН предложена теоретическая модель, которая позволит предвидеть разрушение материала при тепловой нагрузке от соприкосновения с плазмой в прототипах термоядерного реактора и, возможно, избежать его.
Ранее поведение материала просчитывалось на мощных компьютерах. Каждый расчет проводился в течение несколько дней. Старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физическо-математических наук Алексей Сергеевич Аракчеев предложил использовать формулу, существенно ускоряющую этот процесс.
«Наша идея в том, чтобы вместо рутинных трехмерных расчетов на компьютерах воспользоваться упрощающими предположениями, – передает слова ученого пресс-служба ИЯФ СО РАН. – Одно из них – малая глубина прогрева за одну миллисекунду, которую длится импульс выброса плазмы на стенку. Представьте, что у вас есть метровый стержень, если вы один конец поместите в костер, то за другой сможете держаться рукой достаточно долго, потому что тепло проникает внутрь медленно, за миллисекунду – не более чем на несколько миллиметров. Если оно проникло на долю миллиметра, а вы грели пятно размером сантиметр, то у вас есть малый параметр, толщина этого нагретого слоя. Мы им воспользовались и решили задачу в этом приближении. Получилась очень простая формула, которая связывает напряжение с величиной нагрева. Она позволяет вычислить, будет ли трескаться вольфрам и его сплавы при конкретных параметрах».
Модель А. Аракчеева экспериментально проверена на установках JUDITH и PSI-2 (Германия), а также в ИЯФ СО РАН на открытой магнитной ловушке ГОЛ-3. Результаты исследований подтвердили перспективность теоретического подхода. Работы в этом направлении продолжаются. Помимо исследования стойкости материалов, ИЯФ СО РАН участвует в создании оборудования для установки международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР).