Вплив нейтронного випромінювання на тиристори в термоядерних реакторах

Дослідження показали, як нейтронне випромінювання впливає на тиристори в термоядерних реакторах, що допоможе створити стійкіші до радіації матеріали для енергетики.

Команда вчених з Технологічного університету Хефея досліджувала вплив нейтронного випромінювання з енергією 14 МеВ на електричні властивості тиристорів. Ці напівпровідникові прилади, виготовлені на основі монокристалів, широко використовуються в реакторах термоядерного синтезу для управління потужними електричними струмами. Вони відіграють ключову роль у створенні та підтримці умов, необхідних для реакції синтезу, а також у захисті надпровідних магнітів від збоїв.

Однак, тривалий вплив високих доз нейтронів, що виникають під час реакції злиття дейтерію-тритію, може значно змінювати електричні характеристики тиристорів, що призводить до їх виходу з ладу. Дослідники розробили математичну модель, яка співвідносить ключові параметри тиристорів з погіршенням їх характеристик під дією нейтронного випромінювання. Зокрема, було вивчено час життя носіїв заряду, рухливість та замикаючу напругу.

Експерименти та моделювання підтвердили точність розрахунків, що дозволило встановити конкретні електричні параметри, які погіршуються під впливом нейтронів. Дослідження також показали, що збільшення струму витоку в пошкоджених тиристорах може спричиняти збої у системі захисту реактора, що підкреслює важливість стійкості цих компонентів до радіації.

Розуміння механізмів нейтронного пошкодження тиристорів дозволить розробити надійніші та ефективніші матеріали, здатні витримувати радіаційний вплив, що є критично важливим для стабільної роботи термоядерних реакторів типу токамак.

Фахівці з Прінстона застосували технологію машинного навчання для оптимізації конструкції посудин, що оточують плазму в термоядерних реакторах. Це дозволило покращити методи нагрівання і підтримання стабільного контролю над реакцією протягом тривалого часу.