Одной из приоритетных задач для устойчивой эксплуатации будущих термоядерных устройств является систематический контроль содержания изотопов водорода в компонентах, обращенных к плазме. Для этой цели российские ученые, принимающие участие в создании термоядерного реактора на юге Франции, разработали метод лазерного контроля внутренней поверхности стенок реактора.
В теории изотопы водорода: дейтерий и тритий – вступают в реакцию, в результате которой высвобождается колоссальная энергия. На практике не весь тритий участвует в реакции, часть его поглощается стенками реактора. Это приводит к снижению эффективности работы термоядерной установки и экономическим потерям. Не стоит забывать о радиоактивности трития. Его повышенная концентрация на стенках реактора ведет к угрозе безопасности.
Поэтому необходим дистанционный анализ количества газа в поверхностном слое внутренних стенок реактора. Российские исследователи предложили использовать лазер для этой цели. Под воздействием лазерного излучения небольшая часть внутренней поверхности стенки реактора нагревается и поглощённый водород выходит обратно. В этот момент с помощью метода масс-спектрометрии будет оцениваться его количество. Достоинство данного метода контроля заключается в непосредственном измерении поглощённого водорода между плазменными разрядами.
Количество выделившегося трития с поверхности стенок зависит от многих параметров. Поэтому ученые предварительно провели численное моделирование. В ходе исследования было выявлено, что при определенной мощности лазерного излучения можно добиться максимального выхода трития из слоя вольфрама 10 мкм. Исследователи считают, что для диагностики состояния реактора этой глубины должно быть достаточно для оценки количества поглощенного трития.
Ученые рассчитывают, что результаты моделирования будут полезны для дальнейшего развития проектирования термоядерного реактора.
Лазер контролирует здоровье термоядерного реактора
