Китай здійснив прорив зі сталлю CHSN01 для термоядерних реакторів.

Надвисокоміцна сталь CHSN01 здатна витримувати магнітні поля до 20 Тесла, вирішуючи проблему агресивних матеріалів та сприяючи комерціалізації термоядерної енергії.

Китай привертає увагу всього світу в енергетичному секторі завдяки успішній розробці CHSN01, надміцної сталі. Цей матеріал здатний витримувати суворі умови всередині термоядерного реактора, що багато міжнародних експертів раніше вважали неможливим.

Ядерний синтез, який вважається «святим Граалем» енергетичної галузі, імітує процес вироблення енергії Сонця, забезпечуючи чисте, практично невичерпне джерело електроенергії. Однак найбільшою перешкодою наразі є пошук конструкційних матеріалів, здатних витримувати екстремальні умови експлуатації.

Усередині активної зони реактора плазма досягає температур у мільйони градусів Цельсія, тоді як навколишні надпровідні магніти необхідно охолодити майже до абсолютного нуля, приблизно -269 градусів Цельсія. Поєднання надвисоких температур, наднизьких температур і величезних механічних напружень ставить жорсткі вимоги до міцності матеріалу. Новий сплав CHSN01, розроблений Китаєм, проклав шлях для реактора BEST, проекту, безпосередньо спрямованого на комерційне виробництво електроенергії.

Подолання матеріальних обмежень у міжнародних проектах.

Для стабільного утримання плазми в реакціях ядерного синтезу потрібні надзвичайно сильні магнітні поля. Ці магніти, що генерують магнітне поле, використовують надпровідні матеріали та повинні працювати в середовищі рідкого гелію при температурі приблизно -269°C. Чим сильніше магнітне поле, тим ефективніше утримання плазми, але конструкційні матеріали повинні витримувати високі навантаження, не стаючи крихкими.

Традиційні нержавіючі сталі, такі як 316LN, досягли своїх меж при роботі в магнітному полі 11,8 Тесла. Під час випробувань у рамках міжнародного проекту ITER у 2011 році сталася втрата пластичності за низьких температур, що спричинило значні затримки. Визнаючи це основною перешкодою, китайські вчені досліджують новий тип сталі з метою досягнення розрахункового магнітного поля до 20 Тесла для реактора BEST.

10-річний шлях розвитку сталі CHSN01

Розробка CHSN01 тривала понад десять років за участю провідних експертів. На початковому етапі дослідницька група зосередилася на коригуванні складу сталі, додаванні ванадію, вуглецю та азоту для покращення властивостей за мінусових температур.

Поворотний момент настав у 2020 році, коли до команди приєднався академік Чжао Чжунсянь, провідний експерт з фізики низьких температур. До 2023 року випробування показали, що CHSN01 зберігає свою цілісність під дією магнітного поля 20 Тесла та напруги 1300 МПа. Матеріал досяг міцності на розрив 1500 МПа та подовження понад 25% за низьких температур, вирішивши проблему «неможливого трикутника» в матеріалознавстві.

Вплив на світову енергетичну гонку

Наразі для струмопровідної оболонки BEST було використано 500 тонн сталі CHSN01, монтаж яких розпочнеться у травні 2023 року. BEST – це токамак, метою якого є збільшення виробництва енергії більш ніж у п'ять разів, і очікується, що його буде завершено у 2027 році. Порівняно з ITER, проект BEST безпосередньо спрямований на демонстрацію можливості комерційного виробництва електроенергії.

Сталь CHSN01 дозволяє проектувати компактніші реактори, приблизно втричі менші за звичайні, що знижує витрати на будівництво. Окрім термоядерного синтезу, цей матеріал також має потенційне застосування в прискорювачах частинок, поїздах на магнітній левітації та системах квантових обчислень. Цей прорив підтверджує перевагу Китаю в ланцюжку постачання чистої енергії та виводить глобальну гонку термоядерного синтезу на новий рівень.

Реклама

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