סין מושכת תשומת לב עולמית בתחום האנרגיה הודות לפיתוח המוצלח של CHSN01, פלדה חזקה במיוחד. חומר זה מסוגל לעמוד בתנאים הקשים בתוך כור היתוך, דבר שמומחים בינלאומיים רבים ראו בעבר כבלתי אפשרי.
היתוך גרעיני, הנחשב ל"גביע הקדוש" של תעשיית האנרגיה, מחקה את תהליך ייצור האנרגיה של השמש ומספק מקור חשמל נקי ובלתי נדלה כמעט. עם זאת, המכשול הגדול ביותר כיום טמון במציאת חומרים מבניים שיכולים לעמוד בסביבות פעולה קיצוניות.
בתוך ליבת הכור, הפלזמה מגיעה לטמפרטורות של מיליוני מעלות צלזיוס, בעוד שהמגנטים המוליכים-על שמסביבם חייבים להתקרר כמעט לאפס מוחלט, בקירוב ל-269- מעלות צלזיוס-. השילוב של טמפרטורות גבוהות במיוחד, טמפרטורות נמוכות במיוחד ועומס מכני עצום מציב דרישות מחמירות לחוזק החומר. סגסוגת CHSN01 החדשה שפותחה על ידי סין סללה את הדרך לכור BEST, פרויקט שמטרתו ישירות לייצור חשמל מסחרי.
התגברות על מגבלות מהותיות בפרויקטים בינלאומיים.
תגובות היתוך גרעיני דורשות שדות מגנטיים חזקים ביותר כדי לכלוא את הפלזמה ביציבות. מגנטים אלה, המייצרים את השדה המגנטי, משתמשים בחומרים מוליכי-על וחייבים לפעול בסביבת הליום נוזלי בטמפרטורה של כ-269°C-. ככל שהשדה המגנטי חזק יותר, כך כליאת הפלזמה יעילה יותר, אך חומרי המבנה חייבים לעמוד במאמץ גבוה מבלי להפוך לשבירים.
פלדות אל-חלד מסורתיות כמו 316LN הגיעו לגבולותיהן בעת עבודה תחת שדה מגנטי של 11.8 טסלה. במהלך ניסויים בפרויקט ITER הבינלאומי בשנת 2011, התרחש אובדן משיכות בטמפרטורות נמוכות, מה שגרם לעיכובים משמעותיים. מתוך הכרה בכך כמכשול עיקרי, מדענים סינים חקרו סוג חדש של פלדה במטרה לעמוד בשדה המגנטי המתוכנן של עד 20 טסלה עבור כור BEST.
המסע בן 10 השנים של פיתוח פלדה CHSN01
פיתוח ה-CHSN01 נמשך למעלה מעשור, וכלל מומחים מובילים. בשלב הראשוני, צוות המחקר התמקד בהתאמת הרכב הפלדה, הוספת ונדיום, פחמן וחנקן לשיפור תכונות בטמפרטורות מתחת לאפס.
נקודת המפנה הגיעה בשנת 2020 כאשר האקדמאי ז'או ז'ונגשיאן, מומחה מוביל בפיזיקה בטמפרטורה נמוכה, הצטרף לצוות. עד שנת 2023, בדיקות הראו כי CHSN01 שמר על שלמותו תחת שדה מגנטי של 20 טסלה ומאמץ של 1,300 מגה פסקל. החומר השיג חוזק מתיחה של 1,500 מגה פסקל והתארכות של מעל 25% בטמפרטורות נמוכות, ופתר את בעיית "המשולש הבלתי אפשרי" במדעי החומרים.
השפעה על מרוץ האנרגיה העולמי
נכון לעכשיו, 500 טון של פלדת CHSN01 שימשו לציפוי המוליך של BEST, כאשר ההתקנה תחל במאי 2023. BEST הוא התקן טוקאמאק שמטרתו להגדיל את תפוקת האנרגיה ביותר מפי חמישה וצפוי להסתיים בשנת 2027. בהשוואה ל-ITER, פרויקט BEST מכוון ישירות להדגמת היתכנות ייצור חשמל מסחרי.
פלדת CHSN01 מאפשרת תכנון של כורים קומפקטיים יותר, כשליש מגודלם של כורים קונבנציונליים, ובכך מפחיתה את עלויות הבנייה. מעבר להיתוך, לחומר זה יש גם יישומים פוטנציאליים במאיצי חלקיקים, רכבות ריחוף מגנטיות ומערכות מחשוב קוונטי. פריצת דרך זו מאשרת את יתרונה של סין בשרשרת אספקת האנרגיה הנקייה ומקדמת את מרוץ ההיתוך העולמי לשלב חדש.
מקור: https://baonghean.vn/trung-quoc-dot-pha-thep-chsn01-cho-lo-phan-ung-nhiet-hach-10317808.html
תגובה (0)