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 usprawnienie stopu znanego 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.