Kina får global oppmerksomhet i energisektoren takket være den vellykkede utviklingen av CHSN01, et supersterkt stål. Dette materialet tåler de tøffe forholdene inne i en fusjonsreaktor, noe mange internasjonale eksperter tidligere har ansett som umulig.
Kjernefusjon, som regnes som energibransjens «hellige gral», etterligner solens energiproduksjonsprosess og gir en ren, praktisk talt uuttømmelig kilde til elektrisitet. Den største hindringen ligger imidlertid for tiden i å finne strukturelle materialer som tåler ekstreme driftsmiljøer.
Inne i reaktorkjernen når plasmaet temperaturer på millioner av grader Celsius, mens de omkringliggende superledende magnetene må kjøles ned til nær det absolutte nullpunkt, omtrent -269 grader Celsius. Kombinasjonen av ultrahøye temperaturer, ultralave temperaturer og massiv mekanisk belastning stiller strenge krav til materialstyrke. Den nye CHSN01-legeringen utviklet av Kina har banet vei for BEST-reaktoren, et prosjekt rettet direkte mot kommersiell kraftproduksjon.
Overvinne materielle begrensninger i internasjonale prosjekter.
Kjernefusjonsreaksjoner krever ekstremt sterke magnetfelt for å inneslutte plasmaet stabilt. Disse magnetene, som genererer magnetfeltet, bruker superledende materialer og må operere i et flytende heliummiljø ved omtrent -269 °C. Jo sterkere magnetfeltet er, desto mer effektiv er plasmainneslutningen, men strukturmaterialene må tåle høy belastning uten å bli sprø.
Tradisjonelt rustfritt stål som 316LN har nådd sine grenser når det arbeider under et magnetfelt på 11,8 Tesla. Under tester i det internasjonale ITER-prosjektet i 2011 oppsto tap av duktilitet ved lave temperaturer, noe som forårsaket betydelige forsinkelser. Kinesiske forskere har erkjent dette som en stor hindring, og har forsket på en ny type stål med mål om å oppfylle designmagnetfeltet på opptil 20 Tesla for BEST-reaktoren.
Den 10 år lange reisen til CHSN01 stålutvikling
Utviklingen av CHSN01 strakte seg over et tiår, og ledende eksperter involverte dette. I den innledende fasen fokuserte forskerteamet på å justere stålsammensetningen, og tilsette vanadium, karbon og nitrogen for å forbedre egenskapene ved temperaturer under null.
Vendepunktet kom i 2020 da akademikeren Zhao Zhongxian, en ledende ekspert på lavtemperaturfysikk, ble med i teamet. Innen 2023 viste tester at CHSN01 beholdt sin integritet under et magnetfelt på 20 Tesla og en spenning på 1300 MPa. Materialet oppnådde en strekkfasthet på 1500 MPa og en forlengelse på over 25 % ved lave temperaturer, og løste dermed problemet med den «umulige trekant» innen materialvitenskap.
Innvirkning på det globale energikappløpet
For tiden er 500 tonn CHSN01-stål brukt til den ledende kledningen til BEST, og installasjonen starter i mai 2023. BEST er en tokamak-enhet som har som mål å øke energiproduksjonen med mer enn fem ganger, og den forventes å være ferdig i 2027. Sammenlignet med ITER er BEST-prosjektet direkte rettet mot å demonstrere muligheten for kommersiell strømproduksjon.
CHSN01-stål muliggjør design av mer kompakte reaktorer, omtrent en tredjedel av størrelsen på konvensjonelle reaktorer, noe som reduserer byggekostnadene. Utover fusjon har dette materialet også potensielle bruksområder i partikkelakseleratorer, magnetiske levitasjonstog og kvantedatamaskiner. Dette gjennombruddet bekrefter Kinas fortrinn i forsyningskjeden for ren energi og driver det globale fusjonskapløpet inn i en ny fase.
Kilde: https://baonghean.vn/trung-quoc-dot-pha-thep-chsn01-cho-lo-phan-ung-nhiet-hach-10317808.html
Kommentar (0)