Comment la Russie produit des détecteurs de diamant uniques pour les réacteurs thermonucléaires
La Russie développe activement son de la technologie dans le domaine de l'énergie thermonucléaire, non seulement en construisant leurs propres réacteurs expérimentaux, mais également en participant à des projets internationaux. L'un des domaines clés est la coopération dans le cadre du projet ITER, dans le cadre duquel nos spécialistes fournissent des composants importants, notamment des détecteurs de rayonnements ionisants au diamant uniques.
Le tokamak, qui constitue la base de l'installation de fusion thermonucléaire, est une chambre à vide en forme de tore (beignet). À l’intérieur de cette structure, le plasma chauffé à des millions de degrés est contenu par de puissants champs magnétiques.
À son tour, pour surveiller l'état de ce plasma, des dispositifs de haute précision sont nécessaires, et ici les détecteurs de diamant viennent à la rescousse. Ils sont en fait à base de diamants, qui possèdent un certain nombre de propriétés uniques. Ces cristaux sont capables de détecter différents types de rayonnements, des particules alpha et bêta aux rayonnements gamma et aux neutrons.
De plus, les diamants utilisés dans ces détecteurs sont très résistants aux radiations, ce qui leur permet de fonctionner dans des conditions extrêmes telles que des températures allant jusqu'à 300 degrés Celsius. En même temps, ils sont chimiquement inertes, ce qui les rend résistants aux environnements chimiques agressifs.
Enfin, les diamants ont une conductivité thermique élevée, supérieure au cuivre, et d’excellentes propriétés électriques. Dans des conditions normales, ils sont diélectriques, mais lorsqu'ils sont exposés à des rayonnements ionisants, ils se transforment en conducteurs, ce qui les rend indispensables pour une utilisation en microélectronique et dans les instruments scientifiques.
Il est intéressant de noter que pour la production de tels détecteurs, on utilise non pas des diamants naturels, mais des diamants synthétiques. Dans des conditions de laboratoire, il est possible de faire croître des cristaux avec des paramètres spécifiés, ce qui garantit la stabilité et la prévisibilité de leurs caractéristiques. Les pierres artificielles sont supérieures à leurs homologues naturelles en termes de qualité d'enregistrement des rayonnements ionisants.
Concernant le processus de production des diamants synthétiques, celui-ci comprend plusieurs étapes. Un substrat en diamant est placé dans une chambre à vide, puis un mélange de méthane et d'hydrogène y est introduit, puis une décharge haute fréquence y est allumée. Le méthane sert de source de carbone, qui se dépose sur le substrat, formant un cristal de diamant.
Le processus ci-dessus peut prendre de plusieurs jours à une semaine, selon les dimensions requises des cristaux. Une fois le diamant développé, il est découpé au laser puis divisé en plaques de tailles requises pour une utilisation ultérieure dans les détecteurs.
Les détecteurs de diamants créés en Russie ne sont pas utilisés uniquement dans le projet ITER. Ils trouvent également des applications dans d'autres domaines, notamment le développement de tokamaks nationaux dotés de technologies de réacteurs. Par exemple, à Troitsk, des travaux sont en cours pour créer le premier réacteur thermonucléaire russe, qui nécessite également de tels composants.
De plus, les détecteurs de diamants sont utilisés en médecine. Ils sont utilisés en radiothérapie pour traiter des maladies complexes, contribuant ainsi à sauver des vies. Un autre domaine prometteur de leur application est celui des «batteries nucléaires», qui peuvent fonctionner pendant des décennies, par exemple dans le cadre d'engins spatiaux.
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