Представьте: раскаленная плазма температурой в десятки тысяч градусов бьет по металлическому образцу с мощностью в десятки мегаватт на квадратный метр. Так работает установка Magnum-PSI — одна из ключевых в мире для тестирования материалов будущих термоядерных реакторов.

Готовы к следующему выстрелу? — спрашивает инженер, пока на экране идет обратный отсчет.

Вспышка — и камера фиксирует, как струя плазмы прожигает вольфрам.

Зачем это нужно? Термоядерные реакторы, такие как строящийся ITER во Франции, должны работать годами в экстремальных условиях. Внутренние стенки реактора будут подвергаться колоссальным нагрузкам:

• Высокие температуры (до сотен тысяч градусов);
• Бомбардировка частицами плазмы и нейтронами.

Вольфрам — основной кандидат для защиты стенок, но даже он со временем разрушается. Magnum-PSI позволяет смоделировать годы эксплуатации за считанные часы. В 2018 году здесь поставили мировой рекорд: за 18 часов образец получил дозу плазмы, эквивалентную году работы ITER.

Но DIFFER идет дальше. Ученые хотят видеть, как материалы меняются в реальном времени. Для этого подключили ионно-лучевую установку (IBF) к плазменному стенду. Теперь можно наблюдать, как микротрещины заполняются водородом или как жидкий металл самозалечивает повреждения.

Раньше мы изучали образцы до и после эксперимента, — объясняет физик Томас Морган.

Теперь видим процесс прямо во время воздействия плазмы.

Спрос на такие исследования растет. Если в 2021 году IBF использовали 500 часов, то в 2025-м — уже 3000. Ученые даже задумываются о втором ускорителе.

Такие эксперименты критически важны для термоядерной энергетики. Без материалов, способных десятилетиями выдерживать плазму, реакторы просто не станут покупать.

• Экономия времени и денег — вместо многолетних испытаний в реакторах можно быстро тестировать материалы в лаборатории.
• Глубокая аналитика — понимание механизмов разрушения поможет создавать более стойкие сплавы.
• Новые технологии — например, самовосстанавливающиеся покрытия из жидкого металла могут радикально увеличить срок службы реактора.

Это не только про энергетику. Те же методы применимы в аэрокосмической отрасли, ядерных технологиях и даже водородной энергетике.

Ранее ученые открыли перспективные материалы для термоядерных реакторов.