5.3.1. Сладко ли живется «первой стенке»? - Ашкинази Л.А

Чтобы сразу стало ясно, о сколь серьезных вещах мы собрались говорить, укажем, что «проблема первой стенки» есть часть проблемы токамака или управляемой тер­моядерной реакции. Первая стенка — это то, что отделяет плазму от всего остального, и она принимает на себя поток нейтронов, протонов, атомов и ионов гелия и трития и электро­магнитное излучение плазмы.

Капле на раскаленной сковороде, наверное, живется много слаще... Требования, предъявленные к материалу первой стенки токамака, открыли новую страницу в материаловедении. Записи на этой странице лишь начаты.

Поэтому пока ограничимся перечнем основных процессов, происходящих при таких воздействиях. Во-первых, распыле­ние потоками ионов. Во-вторых, распыление под действием потоков нейтронов. В-третьих, при нейтронной бомбардировке из поверхности стенки вылетают «куски» примерно по 10¹² ато­

мов (10 мкм³), так называемые «чанги». В-четвертых, вколо­ченные в материал атомы гелия и водорода собираются в пузы­ри, и в результате материал «распухает» — этот процесс назы­вается «свеллинг». Если пузырь образуется близко к поверхности, она вспучивается — этот процесс называется «блистеринг». В-пятых, шелушение поверхности — верхняя корка на этом пузыре отваливается; этот процесс называется «флекинг» *). Получающаяся в результате блистеринга пористая, губчатая поверхность тормозит флекинг, и после разрушения материала на некоторую глубину процесс замедляется. Предложено и целенаправленное применение этого эффекта — использование поверхности с губчатой, игольчатой (щетка) и сотовой структу­рой. В последнем случае замедляется и распыление, так как часть материала перепыляется со стенки на стенку, не вылетая в объем (рис. 53). И, наконец, в-шестых, радиационная сегре­гация — под действием облучения ионами меняется состав сплавов, т. е. облучение вызывает диффузию. Так, если на квадратный сантиметр сплава NiCrWMo обрушить дозу 5-10²⁰ ионов Н⁺ с энергией 10 кэВ каждый, то поверхностный слой на глубине 1 мкм уже не будет содержать W и Мо, которые уйдут в более глубокие слои. Ни про один из этих процессов нельзя сказать, что он достаточно изучен и понят. Рассмотрим наиболее изученный из них — ионное распыление.

*) Английские слова chunk, blicter, swelling, fleck означают соответственно «кусок», «пузырь», «разбухание», «пятно».