- В ходе эксперимента подготовленный металл подвергся воздействию едких охлаждающих жидкостей, используемых в термоядерных реакторах.
- Эти охладители используются, поскольку они могут помочь выработать больше топлива, необходимого реакторам.
- Диспергирование оксида алюминия в металлическом сплаве может сделать его намного прочнее и долговечнее.
Ученые из Института науки Токио предполагают, что новый сплав с высокой термостойкостью может помочь решить фундаментальную проблему во многих планируемых ядерных термоядерных реакторах . Статья об этом исследовании сейчас опубликована в журнале Corrosion Science .
Команда начала с существующего жаропрочного сплава — из категории, частично зарегистрированной как Kanthal — из железа , хрома и алюминия. И вместо традиционной структуры они перемежают молекулы оксидов, которые объединяют (в данном случае) металлы и кислород. Наконец, сплав с оксидной дисперсией (ODS) был покрыт еще большим количеством оксида алюминия, чтобы проверить комбинированную жаропрочность полностью собранного материала.
Обработанный сплав выдержал турбулентный жидкий металл при температуре 600ºC (более 1100ºF). Они также проверили покрытие на отслаивание и обнаружили, что даже после горячей металлической ванны покрытие крепко держалось на основе сплава ODS. Исследователи говорят, что даже голая версия сплава ODS, без дополнительного покрытия оксидом алюминия, спонтанно образовала свой собственный внешний слой, который, по их мнению, способствовал его высокой термостойкости. По сути, он не расплавился, не оторвался и стал прочнее.
Если вы следите за исследованиями в области термоядерных реакторов, у вас, возможно, уже возник умный вопрос: почему 600ºC имеют значение, когда эти реакторы планируют достичь миллиона градусов или больше? Что ж, это исследование посвящено охладителям, а не температурам, достигаемым потоком раскаленной до звезд плазмы в токамаке или термоядерном реакторе стелларатора . Ученые привлекают жидкие металлы, такие как сплав лития и свинца, используемый для испытания на воздействие в этом эксперименте, для выполнения двух задач. Во-первых, они помогают запустить реакцию, которая создает больше дейтерия или трития, что (к сожалению) в отрасли называется «размножением». (Размножение термоядерного топлива является огромным узким местом, и такие компании, как SHINE из Висконсина, сосредоточены на его масштабировании с использованием технологий.) И, во-вторых, они действуют как защитные охладители.
Но, как объясняют исследователи, тяжелые жидкометаллические теплоносители (ТЖМТ), «такие как свинец (Pb), эвтектический сплав свинца и висмута (PbBi) и сплав лития и свинца (LiPb) являются едкими жидкостями, хотя они обладают превосходными ядерными и термическими свойствами». Коррозия, давшая название всему этому журналу, — это процесс, при котором даже относительно стабильный металл ищет и поглощает частицы кислорода и в конечном итоге окисляется, то есть образует карманы оксидов. Ржавчина — наиболее распространенный пример коррозии, но окисление влияет на все, от вашего автомобиля до вашего гуакамоле.
Поскольку коррозия является неотъемлемой частью использования этих жидкометаллических охладителей, ученые искали способ герметизации любых материалов, которые соприкасаются с ними, для защиты. В этом эксперименте подготовленный образец сплава ODS с покрытием из оксида алюминия выдержал коррозию — успех, который создаст базу для дальнейших разработок и исследований . Это может быть следующим Тефлоном или Бондо с точки зрения контроля и предотвращения нежелательного контакта, такого как ржавчина или, знаете, прилипшая яичница.
Если идея алюминия и кислорода вместе не кричит «выдерживать 1100ºF», просто помните, что кристаллическая форма оксида алюминия становится рубинами и сапфирами, в зависимости от того, какие следовые примеси находятся в смеси. Простая версия этого минерала, корунд, является
промышленным абразивом , имеющим 9 по шкале твердости (алмаз,
самое твердое природное вещество , имеет 10).
Любая успешная термоядерная электростанция должна будет работать в течение длительного периода времени, чтобы генерировать реальную чистую
энергию . Эти реакторы требуют чрезвычайной энергии, чтобы просто начать работать, и сегодня их прогресс останавливается через короткое время из-за логистических проблем, вытекающих из трудностей сдерживания. Действительно, слоистая монета Анд из прочного металла и промышленного рубина могла бы купить этим реакторам немного больше времени — то, в чем они отчаянно нуждаются.