Накопление водорода в материалах термодяерных установок при облучении мощными потоками плазмы

В отличие от существующих термоядерных установок, в строящемся экспериментальном реакторе ИТЭР и будущих термоядерных реакторах в качестве рабочего газа будет использована дейтерий-тритиевая смесь. Тритий является радиоактивным элементом, поэтому его накопление в установке имеет ограничение с точки зрения безопасности. В связи с увеличением вкладываемой мощности, в установках нового поколения ожидается увеличение тепловых нагрузок на обращенные к плазме элементы. При этом в области пиковых нагрузок можно ожидать плавление поверхности даже при использовании металлов с максимальной температурой плавления. Перспективными также являются варианты защиты стенки на основе легкоплавких элементов (в первую очередь, лития), которые изначально будут поддерживаться в жидком состоянии, и при максимальных нагрузках будет наблюдаться активное испарение.Отдельные эксперименты и расчеты показывают, что накопление изотопов водорода в объеме материалов может быть существенным даже в режимах плавления и испарения поверхности. В данном проекте будут исследоваться как количественные характеристики накопления водорода, так и фундаментальные основы процессов в приповерхностной плазме и в обращенных к плазме материалах при мощных плазменных нагрузках при плавлении и испарении поверхности.Основная цель исследования – выявление особенностей накопления изотопов водорода в материалах при воздействии мощных плазменных потоков.Основные задачи:- Исследование захвата водорода в обращенных к плазме материалах в режиме плавления их поверхности.- Исследование накопления водорода и процессов в приповерхностной плазме при облучении материалов в режиме активного испарения мишени;- Изучение особенностей поведения обращенных к плазме элементов на основе жидких металлов в условиях токамака при облучении высокими потоками водородной плазмы.В результате выплнения работ по Проект буду:.Получены зависимости захвата дейтерия в исследуемые материала (вольфрама, молибден, алюминий) от плотности энергии плазменного потока, приходяшего на поверхность материала, и длительности импульса облучения. На основании этих данных построена модель захвата дейтерия в материалы при воздействии мощных потоков плазмы.2.Получены экспериментальные данные о захвате изотопов водорода в жидком литии из газовой фазы и при плазменном облучении, включая эксперименты на токамаке COMPASS.3.Получены зависимости эффективности экранирования (снижения плотности потоков тепла и частиц) поверхности облаком испаренного материала от температуры мишени. 4.Проведены оценки вклада испаренного лития в энергобаланс пристеночной плазмы и его влияния на плотность потока водорода, достигающего поверхности диверторных пластин.