《核融合发电新进展:能抵受氦的反应炉材料》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2017-11-27
  • 核融合发电被认为是下一代的能源希望。其原料取得容易,且放射性污染程度低,安全性较当前的核分裂发电高。但氘-氚融合的副产物:氦虽然不会对环境造成伤害,但却会破坏反应炉的构造,为核融合发电的难度增加了一道难题。

    但最近,美国德州农工大学( Texas A&M University )的一组研究团队,成功研发出了一种可以承受此破坏的材料,为核融合技术的研发带来了新的进展。

    核融合

    氘( Deuterium )-氚( Tritium )核融合反应,因为其反应难度低,被认为是未来核融合发电的主要方式之一。当核融合反应发生后,会释放出氦( Helium )、中子( Neutron )与能量。氦- 4 为稳定同位素,无放射性,而中子可用来撞击锂来产生氚,让反应持续发生。除此之外,目前开发中的核融合反应,包括第三代的氢-硼反应,都会制造出氦。

    在一般的金属材料中,氦会渐渐扩散至其原子间隙累积,形成「泡泡」。而因为在一般的金属结构中,这些泡泡会被困住。最后当其累积至一定程度,就会破坏了金属的结构。

    而研究团队以铜制成薄的金属片,借此观察氦在奈米结构金属中的破坏机制。他们发现,与一般的情况不同。氦在这种材料中并不会形成「泡泡」,而是形成管状的通道。当氦在此种材料中累积下来时,会渐渐着连通起来,而氦便在其中移动,不会造成进一步的破坏。

    氦的管状通道(图:engineering )

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    未来应用

    这项研究结果,让核融合发电的拼图又完成了一块。但丹克维克博士( Dr. Demkowicz )也提到了:「将这种材料应用在核融合反应炉中,只是其冰山一角。这种类似血管系统的材料,也许可以运输一些其他的东西,借此让材料自我修复」。有这种特性的材料,也许会有更多其他领域上的应用。

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