Сотрудниками кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ создан программный продукт, моделирующий поведение лития и других металлов, используемых в качестве материала для внутренних жидкометаллических оболочек в термоядерных реакторах-токамаках.
Как отмечает один из разработчиков новой компьютерной программы, доцент НИЯУ МИФИ Евгений Маренков, большинство современных экспериментальных термоядерных установок имеют цельнометаллические внутренние поверхности, в частности предполагается, что внутренняя поверхность международного термоядерного реактора ITER будет сделана из вольфрама. Однако, переход от экспериментальных к промышленным термоядерным реакторам с такими поверхностями может встретиться c серьезными трудностями, связанными с тем, что твердая металлическая стенка реактора может получать повреждения от взаимодействия с плазмой и будет требовать частого ремонта. В настоящее время учеными разрабатываются также альтернативные самовосстанавливающейся поверхности реактора, состоящей из текущего вдоль твердых поверхностей термоядерной установки жидкого металла. В качестве главных кандидатов на создание жидкометаллической поверхности токамаков рассматривают литий, олово либо их сплавы.
Компьютерная программа, разработанная в МИФИ для моделирования поведения жидкого металла в реакторе, представляет собой модуль уже существующего кода SOLPS-ITER, который используется в международном проекте ITER для моделирования пристеночной плазмы и дивертора.
«Но в этом коде не было возможности моделировать жидкометаллические элементы. Для этого нужно включить в модель SOLPS-ITER соответствующие процессы. Мы были первыми, кто смог решить эту задачу. Нами создан программный модуль для SOLPS-ITER который позволяет полноценно моделировать пристеночную плазмы токамака с литиевым покрытием», - отмечает Евгений Маренков.
В настоящее время в МИФИ ведутся расчеты поведения лития применительно к конфигурации токамака Т-15МД, работающего в Курчатовском институте.
«Расчеты показывают, что литиевое покрытие позволяет уменьшить нагрузки на контактирующие с плазмой элементы за счет эффекта экранирования. Но есть и проблемы: к сожалению, в некоторых режимах количество лития, которое испаряется и попадает в плазму, оказывается достаточно большим, а это, соответственно, не очень хорошо для плазмы. Нам надо как-то научиться делать так, чтобы этот литий лучше удерживался в диверторе, тогда покрытие станет действительно эффективным», - констатирует ученый.
Предполагается использование созданной в МИФИ системы моделирования в российском проекте ТРТ (Токамак с Реакторным Технологиями), включающем литиевую программу.
«Я думаю, что жидкометаллические покрытия являются совершенно реальной перспективой», - уверен Евгений Маренков.