Ученые Росатома и НИТУ МИСИС создали с применением 3D-печати новый материал для токамака с реакторными технологиями

Специалисты Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры имени Д. В. Ефремова, входящего в структуру государственной корпорации «Росатом», совместно с коллегами из Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» разработали перспективный материал для изготовления обращенных к плазме элементов дивертора токамака с реакторными технологиями (ТРТ). Образцы уже прошли механические испытания, измерения температуропроводности методом лазерной вспышки и исследования методами микроскопии. Специалисты готовы приступить к изготовлению первых макетов.

При создании теплоотводящего основания, на которое будет паяться защитная облицовка, специалисты предложили использовать композит из вольфрама и меди, где вольфрамовая матрица получена с применением аддитивных технологий — 3D-печатью методом селективного лазерного сплавления (SLM), сообщает пресс-служба Росатома. Композит сочетает высокую теплопроводность, прочность и пластичность, а также имеет среднее между двумя материалами значение коэффициента линейного температурного расширения.

Благодаря высокой теплопроводности и температуре плавления, низкой скорости ионной и тепловой эрозии вольфрам считается наиболее подходящим материалом для изготовления защитной облицовки обращенных к плазме элементов, но он не подходит для создания теплоотводящего основания из-за высокой хрупкости и плохо совместим с другими металлами по причине различия значений коэффициента линейного температурного расширения. Разработчики намерены решить проблему, смешав пористую матрицу вольфрама с медью методом вакуумной инфильтрации, при этом пористая матрица будет выращена на подложке из монолитного вольфрама. Такой способ позволяет синтезировать деталь из металлического порошка послойно, управляя ее свойствами для конкретной задачи за счет возможности оптимизации геометрической структуры. Это дает существенные преимущества в сравнении с традиционным методом создания вольфрамовой «губки» в порошковой металлургии.

«Традиционная технология позволяет получать изделия заданной пористости со случайной, непериодической структурой. Наш же метод позволит создавать изделия с оптимизированной послойно функционально-градиентной структурой за счет объемной гироидной решетки с управляемой геометрией пор», — рассказал начальник научно-технического центра «Синтез» Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры Павел Пискарев.

«Исследования и разработка новых методов изготовления деталей из вольфрама обладает высокой практической значимостью. Технология селективного лазерного cплавления (SLM) является одним из наиболее популярных и применяемых методов аддитивного производства металлических изделий из-за возможности синтеза деталей сложной формы с высокой разрешающей способностью. Стоит отметить, что производство изделий из вольфрама с помощью метода SLM является сложной задачей из-за высокой температуры плавления, образования дефектов несплавления, микротрещин и перегрева различных узлов в установках», — рассказал заведующий лабораторией «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ МИСИС Станислав Чернышихин.

Токамак с реакторными технологиями (ТРТ) — прототип термоядерного реактора, токамак с длинным импульсом разряда, сильным магнитным полем и электромагнитной системой из высокотемпературного сверхпроводника. В создании установки принимают участие организации государственной корпорации «Росатом», Курчатовский институт и Российская академия наук. В основе проекта знания и опыт, полученные при реализации проекта Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER). 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru