Čína přitahuje v energetickém sektoru celosvětovou pozornost díky úspěšnému vývoji CHSN01, superpevné oceli. Tento materiál je schopen odolat drsným podmínkám uvnitř fúzního reaktoru, což mnoho mezinárodních expertů dříve považovalo za nemožné.
Jaderná fúze, považovaná za „svatý grál“ energetického průmyslu, napodobuje proces výroby energie Slunce a poskytuje čistý, prakticky nevyčerpatelný zdroj elektřiny. Největší překážkou však v současnosti je nalezení konstrukčních materiálů, které by odolaly extrémním provozním podmínkám.
Uvnitř aktivní zóny reaktoru dosahuje plazma teplot milionů stupňů Celsia, zatímco okolní supravodivé magnety musí být ochlazeny na téměř absolutní nulu, přibližně -269 stupňů Celsia. Kombinace ultravysokých a ultranízkých teplot a masivního mechanického namáhání klade přísné nároky na pevnost materiálu. Nová slitina CHSN01 vyvinutá Čínou vydláždila cestu pro reaktor BEST, projekt zaměřený přímo na komerční výrobu energie.
Překonávání materiálních omezení v mezinárodních projektech.
Jaderné fúzní reakce vyžadují extrémně silná magnetická pole pro stabilní udržení plazmatu. Tyto magnety, které generují magnetické pole, používají supravodivé materiály a musí pracovat v prostředí kapalného hélia při teplotě přibližně -269 °C. Čím silnější je magnetické pole, tím účinnější je udržení plazmatu, ale konstrukční materiály musí odolávat vysokému namáhání, aniž by se staly křehkými.
Tradiční nerezové oceli, jako je 316LN, dosáhly svých limitů při práci v magnetickém poli o síle 11,8 Tesla. Během testů v rámci mezinárodního projektu ITER v roce 2011 došlo ke ztrátě tažnosti při nízkých teplotách, což způsobilo značná zpoždění. Čínští vědci si uvědomují tuto skutečnost jako hlavní překážku a zkoumají nový typ oceli s cílem dosáhnout konstrukčního magnetického pole až 20 Tesla pro reaktor BEST.
Desetiletá cesta vývoje oceli CHSN01
Vývoj oceli CHSN01 trval více než deset let a za účasti předních odborníků. V počáteční fázi se výzkumný tým zaměřil na úpravu složení oceli, přidání vanadu, uhlíku a dusíku pro zlepšení vlastností při teplotách pod bodem mrazu.
Zlom nastal v roce 2020, kdy se k týmu připojil akademik Zhao Zhongxian, přední odborník na fyziku nízkých teplot. Do roku 2023 testy ukázaly, že CHSN01 si zachoval svou integritu v magnetickém poli o síle 20 Tesla a napětí 1 300 MPa. Materiál dosáhl pevnosti v tahu 1 500 MPa a prodloužení přes 25 % při nízkých teplotách, čímž vyřešil problém „nemožného trojúhelníku“ v materiálové vědě.
Dopad na globální energetické závody
V současné době se na vodivý plášť projektu BEST spotřebovalo 500 tun oceli CHSN01, instalace začne v květnu 2023. BEST je tokamak, jehož cílem je více než pětinásobné zvýšení energetického výkonu a jeho dokončení se očekává v roce 2027. Ve srovnání s projektem ITER je projekt BEST přímo zaměřen na demonstraci proveditelnosti komerční výroby elektřiny.
Ocel CHSN01 umožňuje konstrukci kompaktnějších reaktorů, které jsou zhruba o třetinu menší než konvenční reaktory, čímž se snižují stavební náklady. Kromě fúze má tento materiál potenciální uplatnění také v urychlovačích částic, vlacích s magnetickou levitací a kvantových počítačových systémech. Tento průlom potvrzuje výhodu Číny v dodavatelském řetězci čisté energie a posouvá globální závod v oblasti fúze do nové fáze.
Zdroj: https://baonghean.vn/trung-quoc-dot-pha-thep-chsn01-cho-lo-phan-ung-nhiet-hach-10317808.html
Komentář (0)