路线图强调材料到聚变的路径

2分钟阅读

英国原子能机构(UKAEA)和亨利·罗伊斯先进材料研究所(Henry Royce Institute)发布了一份用于开发核聚变能源的健壮和可行材料的路线图。

聚变材料
英国STEP聚变发电厂原型的可视化(图片来源:UKAEA)

该路线图是在英国研究界和工业界的材料专家的投入下制定的,它强调了未来核聚变发电厂所需材料的五个主要工作领域。

核聚变技术的最新进展意味着,目前正在设计核聚变发电站的原型,尤其是英国的STEP电站,该电站将于本世纪40年代初上线。

根据英国原子能机构的说法,核聚变发电厂的主要竞争者是“托卡马克”——一种环形的机器,燃料被强大的磁铁限制,并被加热,直到粒子融合在一起。核聚变过程会产生高能中子,这些中子可以转化为电能,但也可能严重损坏和辐射装置内的材料。

第一种用于超级安培球形托卡马克升级的等离子体

核聚变动力:接受测试的增殖毯和转移技术

对Super-X转向器的试验增加了核聚变的可行性

识别、开发和确定合适的材料是交付商业核聚变的关键,因为工厂组件和燃料增殖材料将需要承受托卡马克电厂中极具挑战性的中子轰击和热、磁、电和机械载荷的组合。

UKAEA的材料主管Amanda Quadling博士在一份声明中说:“这一路线图是一个国家工具,旨在为英国材料研究人员提供共同的主题来进行合作。我们希望在测试、理解和克服核聚变辐照损伤方面产生动力。对于那些希望从供应链和监管角度更多地了解聚变材料的人来说,路线图也是一份教学文件。”

联合国确定的五个优先领域英国聚变材料路线图是:

  • 在聚变发电厂的结构中减少活化量的新材料;
  • 可在发电厂内用于优化氚燃料的培育以维持聚变过程的化合物;
  • 耐核聚变反应辐射的磁铁和绝缘体——特别是在低温条件下;
  • 能够在高温(超过550摄氏度)的中子轰击下保持其强度的结构材料;
  • 聚变材料的工程保证——提供辐照样品数据和模型预测,使工厂设计师、操作人员和监管机构有信心该材料适合在未来的商业电站中使用。

亨利·罗伊斯研究所首席执行官大卫·诺尔斯教授说:“将核聚变能源转化为实际应用的技术挑战要求开发能够承受核聚变发电厂极端恶劣运行条件的材料。我们现在需要迫切地开发一种新型材料,使工程师们能够可靠地承受核聚变工厂苛刻的环境,如高温、严重辐照、快速热循环梯度。

“罗伊斯和UKAEA发布的这份重要材料路线图列出了我们需要做什么,以确保我们能够交付我们所面临的最具挑战性的技术任务之一;利用托卡马克技术对核聚变进行受控开发,有可能为未来数千年提供大量低碳燃料。”