La Cina compie una svolta con l'acciaio CHSN01 per i reattori a fusione.

La Cina sta attirando l'attenzione globale nel settore energetico grazie allo sviluppo di successo del CHSN01, un acciaio super resistente. Questo materiale è in grado di resistere alle condizioni estreme all'interno di un reattore a fusione, un risultato che molti esperti internazionali avevano precedentemente ritenuto impossibile.

La fusione nucleare, considerata il "sacro Graal" dell'industria energetica, imita il processo di generazione di energia del Sole per fornire una fonte di elettricità pulita e praticamente inesauribile. Tuttavia, l'ostacolo maggiore al momento risiede nel trovare materiali strutturali in grado di resistere ad ambienti operativi estremi.

Nucleo di reattore a fusione con flusso di plasma ad alta temperatura

All'interno del nocciolo del reattore, il plasma raggiunge temperature di milioni di gradi Celsius, mentre i magneti superconduttori circostanti devono essere raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto, circa -269 gradi Celsius. La combinazione di temperature estremamente elevate, temperature estremamente basse e un'enorme sollecitazione meccanica impone requisiti stringenti in termini di resistenza dei materiali. La nuova lega CHSN01 sviluppata dalla Cina ha aperto la strada al reattore BEST, un progetto destinato direttamente alla produzione di energia a livello commerciale.

Superare le limitazioni materiali nei progetti internazionali.

Le reazioni di fusione nucleare richiedono campi magnetici estremamente intensi per confinare stabilmente il plasma. Questi magneti, che generano il campo magnetico, utilizzano materiali superconduttori e devono operare in un ambiente di elio liquido a circa -269 °C. Più intenso è il campo magnetico, più efficace è il confinamento del plasma, ma i materiali strutturali devono resistere a forti sollecitazioni senza diventare fragili.

In Cina è stato condotto un esperimento su materiali ad alta resistenza ai campi magnetici.

Gli acciai inossidabili tradizionali, come il 316LN, hanno raggiunto i loro limiti quando operano sotto un campo magnetico di 11,8 Tesla. Durante i test del progetto internazionale ITER nel 2011, si è verificata una perdita di duttilità a basse temperature, causando ritardi significativi. Riconoscendo questo come un ostacolo importante, gli scienziati cinesi hanno iniziato a studiare un nuovo tipo di acciaio con l'obiettivo di soddisfare il campo magnetico di progetto fino a 20 Tesla per il reattore BEST.

Il percorso decennale di sviluppo dell'acciaio CHSN01

Lo sviluppo di CHSN01 si è protratto per oltre un decennio, coinvolgendo esperti di spicco. Nella fase iniziale, il team di ricerca si è concentrato sulla regolazione della composizione dell'acciaio, aggiungendo vanadio, carbonio e azoto per migliorarne le proprietà a temperature sotto zero.

Gli scienziati cinesi stanno conducendo ricerche su strutture in acciaio ad altissima resistenza.

La svolta si è avuta nel 2020, quando l'accademico Zhao Zhongxian, uno dei massimi esperti di fisica delle basse temperature, si è unito al team. Entro il 2023, i test hanno dimostrato che CHSN01 manteneva la sua integrità sotto un campo magnetico di 20 Tesla e una sollecitazione di 1.300 MPa. Il materiale ha raggiunto una resistenza alla trazione di 1.500 MPa e un allungamento di oltre il 25% a basse temperature, risolvendo il problema del "triangolo impossibile" nella scienza dei materiali.

Impatto sulla corsa globale all'energia

Attualmente, sono state utilizzate 500 tonnellate di acciaio CHSN01 per il rivestimento conduttivo di BEST, la cui installazione è iniziata nel maggio 2023. BEST è un dispositivo tokamak che mira ad aumentare la produzione di energia di oltre cinque volte e il cui completamento è previsto per il 2027. Rispetto a ITER, il progetto BEST è direttamente finalizzato a dimostrare la fattibilità della produzione commerciale di energia elettrica.

Il modello di reattore BEST mira alla commercializzazione dell'energia da fusione.

L'acciaio CHSN01 consente la progettazione di reattori più compatti, circa un terzo delle dimensioni di quelli convenzionali, riducendo così i costi di costruzione. Oltre alla fusione, questo materiale ha potenziali applicazioni anche negli acceleratori di particelle, nei treni a levitazione magnetica e nei sistemi di calcolo quantistico. Questa innovazione conferma il vantaggio della Cina nella filiera dell'energia pulita e spinge la corsa globale alla fusione in una nuova fase.

Fonte: https://baonghean.vn/trung-quoc-dot-pha-thep-chsn01-cho-lo-phan-ung-nhiet-hach-10317808.html