Олово, коррозия, термояд

Пока мир обсуждает успехи импульсного лазерного термояда, исследователи разных стран, в том числе и нашей, продолжают работать над проблемами термоядерных реакторов непрерывного действия. Одна из них связана с физикой материалов, определяющих их долговечность при проведении плазменных реакций слияния легких ионов. Высокие температуры и потоки нейтронов будут разрушать стенки реактора, изготовленные из стали. В ряде проектов между твердыми стенками и плазмой предполагается помещать слой расплавленного олова. Но оно активно взаимодействует с железом, основным компонентом стали, образуя интерметаллические соединения. Они-то и становятся причиной разрушения стенок реактора.

Этой проблемой озаботились ученые из исследовательских организаций Японии под руководством профессора Токийского института технологий Кондо Масатоси (Masatoshi Kondo). Они традиционно занимаются влиянием радиации на динамику реакций стали и жидкого олова. Для изучения коррозии в жидком олове при температуре от 400 до 600ºC материаловеды взяли мартенситно-ферритную сталь марки JLF-1. Ее применяют в реакторах потому, что она имеет низкую радиоактивность при облучении нейтронами.

Исследователи установили, что на поверхности стали при 500ºC в сторону жидкого олова нарастал слой FeSn₂.  Причем он появлялся всего через 50 часов. Рост слоя интерметаллида внутрь твердой стали был заметен только спустя 250 часов. Он происходил за счет диффузии атомов олова вдоль границ мартенситной структуры.

Успех авторов работы в том, что они выявили ключевой механизм разрушения стали в жидком олове. Однако уже ясно, что работа имеет широкое практическое значение. Профессор Кондо надеется использовать закономерности легирования оловом при изготовлении панелей солнечных элементов. Работа появилась в журнале Corrosion Science.