Naukowcy zidentyfikowali słaby punkt reaktorów fuzyjnych. To może wszystko zmienić

Energia czerpana z reakcji fuzji jądrowej to potencjalny game changer dla całej ludzkości. Zanim jednak się tak stanie, inżynierowie dążą do jak najlepszego dopracowania stosowanych w tym celu reaktorów. Jednym z aspektów powiązanych z wysiłkami w tym zakresie jest identyfikacja słabych punktów.
Naukowcy zidentyfikowali słaby punkt reaktorów fuzyjnych. To może wszystko zmienić

Bardzo istotną rolę w tym kontekście odegrała niedawno metoda mikroskopowa. To właśnie dzięki niej udało się odkryć wady spoin reaktorów, co umożliwi projektowanie bezpieczniejszych rozwiązań o wyższej wytrzymałości. Jak miałoby to wyglądać w praktyce? Naukowcy dzielą się swoimi pomysłami w artykule zamieszczonym na łamach Journal of Materials Research and Technology.

Czytaj też: Fuzja jądrowa nie zakończy się katastrofą. To zasługa nowej technologii

Przedstawiciele University of Surrey kierowali badaniami w tej sprawie. Opracowana przez nich metoda mikroskopowa doprowadziła do identyfikacji słabych punktów w spawanych metalach. Te, niczym pięta achillesowa, mogą negatywnie wpływać na integralność strukturalną i trwałość elementów reaktora.

Wyjściem z sytuacji może być stop znany jako P91. Cechuje się on nie tylko wytrzymałością mechaniczną, ale również odpornością na ciepło. W toku prowadzonych ekspertyz członkowie zespołu badawczego doszli do wniosku, iż naprężenia wewnętrzne w dużym zakresie wpływają na zachowanie P91. Jak wyjaśniają sami zainteresowani, korzystne naprężenia zwiększają twardość niektórych fragmentów. Z kolei inne mogą sprawiać, że staną się one bardziej miękkie.

Reaktory stosowane na potrzeby prowadzenia fuzji jądrowej muszą być wyjątkowo wytrzymałe. Przeprowadzone analizy doprowadziły do identyfikacji ich słabych punktów

W temperaturze na poziomie 550 stopni Celsjusza – typowej dla reaktorów fuzyjnych – badany stop stał się bardziej kruchy i stracił ponad 30% swojej wytrzymałości. Zastosowane podejście jest nowatorskie, ponieważ wcześniej analizowano wydajność materiałów w niższych temperaturach. Teraz autorzy mieli natomiast możliwość przetestowania, jak spoiny będą zachowywały się w rzeczywistych warunkach reaktora fuzyjnego. Zapewnia to zdecydowanie większą miarodajność pomiarów. 

Czytaj też: Chiny prześcignęły USA w energetyce jądrowej. To tam będzie wkrótce najwięcej energii z atomu

O tym, że warunki działania są ekstremalne, najlepiej świadczy fakt, iż mówimy o środowiskach naśladujących to, co dzieje się wewnątrz gwiazd pokroju Słońca. Oznacza to potężne ciśnienia i pola magnetyczne oraz skrajnie wysokie temperatury. Nie dziwi więc to, że naukowcy pracują nad materiałami, które będą zdolne do wytrzymania w takich warunkach.