Kína globális figyelmet vonz az energiaszektorban a CHSN01, egy szuper erős acél sikeres kifejlesztésének köszönhetően. Ez az anyag képes ellenállni a fúziós reaktorban uralkodó zord körülményeknek, amit sok nemzetközi szakértő korábban lehetetlennek tartott.
Az energiaipar „szent gráljának” tartott nukleáris fúzió a Nap energiatermelési folyamatát utánozza, így tiszta, gyakorlatilag kimeríthetetlen villamosenergia-forrást biztosít. A legnagyobb akadály azonban jelenleg az extrém üzemi környezeteknek ellenálló szerkezeti anyagok megtalálásában rejlik.
A reaktormagban a plazma hőmérséklete eléri a több millió Celsius-fokot, míg a környező szupravezető mágneseket közel abszolút nulla fokra, körülbelül -269 Celsius-fokra kell hűteni. Az ultramagas hőmérsékletek, az ultraalacsony hőmérsékletek és a hatalmas mechanikai igénybevétel kombinációja szigorú követelményeket támaszt az anyag szilárdságával szemben. A Kína által kifejlesztett új CHSN01 ötvözet utat nyitott a BEST reaktor számára, amely projekt közvetlenül a kereskedelmi energiatermelést célozza meg.
Anyagi korlátok leküzdése nemzetközi projektekben.
A magfúziós reakciókhoz rendkívül erős mágneses mezőkre van szükség a plazma stabil korlátozásához. Ezek a mágneses mezőt létrehozó mágnesek szupravezető anyagokat használnak, és folyékony hélium környezetben, körülbelül -269°C-on kell működniük. Minél erősebb a mágneses mező, annál hatékonyabb a plazma korlátozása, de a szerkezeti anyagoknak nagy igénybevételt kell elviselniük anélkül, hogy rideggé válnának.
A hagyományos rozsdamentes acélok, mint például a 316LN, elérték a határaikat 11,8 Tesla mágneses térben. A 2011-es nemzetközi ITER projekt tesztjei során alacsony hőmérsékleten elvesztették a képlékenységüket, ami jelentős késéseket okozott. Felismerve ezt a fő akadályt, a kínai tudósok egy új típusú acélt kutatnak azzal a céllal, hogy megfeleljenek a BEST reaktor akár 20 Tesla tervezési mágneses terének.
A CHSN01 acélfejlesztés 10 éves története
A CHSN01 fejlesztése több mint egy évtizedet vett igénybe, vezető szakértők bevonásával. A kezdeti fázisban a kutatócsoport az acél összetételének módosítására összpontosított, vanádiumot, szenet és nitrogént adva hozzá a fagypont alatti hőmérsékleten való tulajdonságok javítása érdekében.
A fordulópont 2020-ban jött el, amikor Zhao Zhongxian akadémikus, az alacsony hőmérsékletű fizika vezető szakértője csatlakozott a csapathoz. 2023-ra a tesztek kimutatták, hogy a CHSN01 megőrizte integritását 20 Tesla mágneses tér és 1300 MPa feszültség alatt. Az anyag 1500 MPa szakítószilárdságot és több mint 25%-os nyúlást ért el alacsony hőmérsékleten, megoldva ezzel az anyagtudományban a „lehetetlen háromszög” problémáját.
Hatás a globális energiaversenyre
Jelenleg 500 tonna CHSN01 acélt használtak fel a BEST vezetőképes burkolatához, a telepítés 2023 májusában kezdődik. A BEST egy tokamak eszköz, amelynek célja, hogy több mint ötszörösére növelje az energiatermelést, és várhatóan 2027-re készül el. Az ITER-hez képest a BEST projekt közvetlenül a kereskedelmi villamosenergia-termelés megvalósíthatóságának demonstrálására irányul.
A CHSN01 acél lehetővé teszi a kompaktabb reaktorok tervezését, amelyek mérete körülbelül egyharmad a hagyományosaké, ezáltal csökkentve az építési költségeket. A fúzión túl ez az anyag potenciális alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik részecskegyorsítókban, mágneses lebegtető vonatokban és kvantumszámítástechnikai rendszerekben is. Ez az áttörés megerősíti Kína előnyét a tisztaenergia-ellátási láncban, és új szakaszba lendíti a globális fúziós versenyt.
Forrás: https://baonghean.vn/trung-quoc-dot-pha-thep-chsn01-cho-lo-phan-ung-nhiet-hach-10317808.html
Hozzászólás (0)