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

 

Специалисты Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры имени Д. В. Ефремова (входит в структуру госкорпорации «Росатом») совместно с учеными НИТУ «МИСИС» разработали инновационный композитный материал для элементов дивертора токамака с реакторными технологиями (ТРТ). Новый материал создан с применением аддитивных технологий — методом селективного лазерного сплавления (SLM). Образцы прошли механические и тепловые испытания, а также микроструктурные исследования, и в ближайшее время специалисты приступят к изготовлению первых макетов. 

В качестве теплоотводящего основания для защиты от экстремальных тепловых нагрузок ученые предложили композит на основе вольфрама и меди. Вольфрамовая матрица создается методом 3D-печати, а затем насыщается медью с помощью технологии вакуумной инфильтрации. Такой подход обеспечивает оптимальное сочетание высокой теплопроводности, прочности, пластичности и устойчивости к термическим деформациям. 

Вольфрам традиционно используется для изготовления обращённых к плазме элементов токамаков благодаря высокой температуре плавления и стойкости к эрозии, однако он отличается хрупкостью и плохо совместим с другими металлами. Новая технология решает эти проблемы: 3D-печать позволяет синтезировать детали с функционально-градиентной структурой и управляемыми геометрическими параметрами, что невозможно при традиционной порошковой металлургии. 

По словам разработчиков, созданная вольфрамовая «губка» формируется в виде объемной гироидной решётки с точно заданной архитектурой пор. Это позволяет значительно повысить механическую прочность и теплопроводность компонентов, обеспечивая долговечность элементов, работающих в условиях сверхвысоких температур и радиации. 

Технология селективного лазерного сплавления, используемая в проекте, считается одной из самых перспективных для аддитивного производства металлических изделий. Несмотря на сложность работы с вольфрамом, связанную с его высокой температурой плавления и риском появления микротрещин, исследователям удалось достичь стабильных результатов. 

Токамак с реакторными технологиями (ТРТ) — российский прототип термоядерного реактора нового поколения с системой на основе высокотемпературного сверхпроводника. В создании установки участвуют предприятия «Росатома», Курчатовский институт и РАН. Полученные в проекте результаты станут основой для развития технологий термоядерной энергетики и промышленного применения аддитивного производства в экстремальных условиях. 

 Автор: teleport3d.com  
© 2025 teleport3d.com