چین به لطف توسعه موفقیتآمیز CHSN01، یک فولاد فوق مستحکم، توجه جهانی را در بخش انرژی به خود جلب کرده است. این ماده قادر به تحمل شرایط سخت درون یک راکتور همجوشی است، چیزی که بسیاری از کارشناسان بینالمللی قبلاً آن را غیرممکن میدانستند.
همجوشی هستهای، که به عنوان "جام مقدس" صنعت انرژی در نظر گرفته میشود، فرآیند تولید انرژی خورشید را تقلید میکند تا منبعی پاک و تقریباً پایانناپذیر از برق را فراهم کند. با این حال، بزرگترین مانع در حال حاضر یافتن مواد ساختاری است که بتوانند در برابر محیطهای عملیاتی شدید مقاومت کنند.
درون هسته رآکتور، پلاسما به دمای میلیونها درجه سانتیگراد میرسد، در حالی که آهنرباهای ابررسانای اطراف باید تا نزدیکی صفر مطلق، تقریباً -۲۶۹ درجه سانتیگراد، خنک شوند. ترکیب دماهای فوقالعاده بالا، دماهای فوقالعاده پایین و فشار مکانیکی عظیم، الزامات سختگیرانهای را بر استحکام مواد ایجاد میکند. آلیاژ جدید CHSN01 که توسط چین توسعه داده شده است، راه را برای رآکتور BEST هموار کرده است، پروژهای که مستقیماً با هدف تولید برق تجاری انجام میشود.
غلبه بر محدودیتهای مادی در پروژههای بینالمللی
واکنشهای همجوشی هستهای برای محدود کردن پایدار پلاسما به میدانهای مغناطیسی بسیار قوی نیاز دارند. این آهنرباها که میدان مغناطیسی را تولید میکنند، از مواد ابررسانا استفاده میکنند و باید در محیط هلیوم مایع با دمای تقریبی -۲۶۹ درجه سانتیگراد کار کنند. هرچه میدان مغناطیسی قویتر باشد، محدود کردن پلاسما مؤثرتر است، اما مواد ساختاری باید بدون شکننده شدن، تنش بالا را تحمل کنند.
فولادهای ضد زنگ سنتی مانند 316LN هنگام کار تحت میدان مغناطیسی 11.8 تسلا به محدودیتهای خود رسیدهاند. در طول آزمایشهای پروژه بینالمللی ITER در سال 2011، از دست دادن شکلپذیری در دماهای پایین رخ داد و باعث تأخیرهای قابل توجهی شد. دانشمندان چینی با درک این موضوع به عنوان یک مانع بزرگ، در حال تحقیق بر روی نوع جدیدی از فولاد با هدف برآورده کردن میدان مغناطیسی طراحی شده تا 20 تسلا برای راکتور BEST بودهاند.
سفر 10 ساله توسعه فولاد CHSN01
توسعه CHSN01 بیش از یک دهه طول کشید و متخصصان برجستهای در آن مشارکت داشتند. در مرحله اولیه، تیم تحقیقاتی بر تنظیم ترکیب فولاد، افزودن وانادیوم، کربن و نیتروژن برای بهبود خواص در دماهای زیر صفر تمرکز کرد.
نقطه عطف در سال ۲۰۲۰ رخ داد، زمانی که آکادمیسین ژائو ژونگشیان، متخصص برجسته فیزیک دمای پایین، به تیم پیوست. تا سال ۲۰۲۳، آزمایشها نشان داد که CHSN01 یکپارچگی خود را تحت میدان مغناطیسی ۲۰ تسلا و تنش ۱۳۰۰ مگاپاسکال حفظ میکند. این ماده به استحکام کششی ۱۵۰۰ مگاپاسکال و افزایش طول بیش از ۲۵٪ در دماهای پایین دست یافت و مسئله «مثلث غیرممکن» در علم مواد را حل کرد.
تأثیر بر رقابت جهانی انرژی
در حال حاضر، ۵۰۰ تن فولاد CHSN01 برای روکش رسانای BEST استفاده شده است و نصب آن از ماه مه ۲۰۲۳ آغاز میشود. BEST یک دستگاه توکامک است که هدف آن افزایش بیش از پنج برابری خروجی انرژی است و انتظار میرود در سال ۲۰۲۷ تکمیل شود. در مقایسه با ITER، پروژه BEST مستقیماً با هدف نشان دادن امکانسنجی تولید برق تجاری انجام میشود.
فولاد CHSN01 امکان طراحی راکتورهای فشردهتر، حدود یک سوم اندازه راکتورهای مرسوم، را فراهم میکند و در نتیجه هزینههای ساخت را کاهش میدهد. فراتر از همجوشی، این ماده کاربردهای بالقوهای در شتابدهندههای ذرات، قطارهای شناور مغناطیسی و سیستمهای محاسبات کوانتومی نیز دارد. این پیشرفت، مزیت چین در زنجیره تأمین انرژی پاک را تأیید میکند و مسابقه همجوشی جهانی را به مرحله جدیدی سوق میدهد.
منبع: https://baonghean.vn/trung-quoc-dot-pha-thep-chsn01-cho-lo-phan-ung-nhiet-hach-10317808.html
نظر (0)