В Институте ядерной физики Сибирского отделения РАН разработана методика оптической диагностики металлической поверхности, позволяющая изучать растрескивание вольфрама при мощном нагреве в реальном времени. Выяснилось, что его динамика заметно отличается от предсказанной теоретически.

Чтобы спрогнозировать поведение вольфрама при запредельных нагрузках, ученые воспользовались экспериментальным стендом BETA (Beam of Electron for material Test Applications). До сих пор в реальном времени изучать действие мощных нагревающих импульсов не удавалось — они дают паразитное свечение в точке попадания в вольфрам, из-за чего засвечивается все изображение. Поэтому в новой работе физики использовали мощный пучок электронов. При попадании в материал он дает относительно мало фонового света, который мешает в оптической диагностике. А чтобы точнее понять, что происходит при тепловом ударе, дополнительно применялся диагностической лазер. В итоге исследователям удалось достичь параметров нагрева, сходных с предполагаемыми импульсами плазмы в реакторе ITER (продолжительность — до 300 микросекунд, мощность — до десяти гигаватт на квадратный метр).

Выяснилось, что процесс растрескивания проходит намного сложнее, чем предполагалось ранее. Трещины на вольфраме, вопреки ожиданиям, могут появляться не во время самого теплового воздействия, а с неожиданно большой задержкой после него. Сам тепловой удар длился меньше миллисекунды, но поверхность вольфрама трескалась не во время импульса, а через несколько секунд после него, когда металл уже остывал до комнатной температуры. Новые данные позволят значительно точнее спрогнозировать поведение этого материала в термоядерном реакторе.