فولاد مقاوم برای همجوشی هسته‌ای؛ گامی بلند به سوی انرژی آینده

به گزارش خبرنگار اقتصاد معاصر به نقل از thenextweb؛ اگر بخواهید یک خورشید کوچک را روی زمین مهار کنید، به فلزی فوق‌العاده مقاوم در حجم بسیار بالایی از آن نیاز دارید. دانشمندان در بریتانیا، ۵.۵ تن از نوعی فولاد جدید ساخته‌اند که قادر است تا گرمای سوزان و تابش شدید نوترونی همجوشی هسته‌ای را تحمل کند. همجوشی هسته‌ای فرآیندی تلقی می‌شود که خورشید و ستارگان را تغذیه می‌کند. این پیشرفت گام دیگری در جهت تقویت استارتاپ‌های رو به رشد انرژی همجوشی در اروپا خواهد بود. 

گروهی در «مرجع انرژی اتمی بریتانیا» (UKAEA) با نام NEURONE، این فولاد فرو مارتنزیتی با کاهش فعالیت تابشی (Reduced-Activation Ferritic-Martensitic Steel) یا به‌ اختصار «RAFM» را تولید کرده و اولین بار است که این نوع فولاد در مقیاس صنعتی در بریتانیا تولید می‌شود. رایان رمزی، مدیر عملیاتی استارتاپ بریتانیایی First Light Fusion، اعلام کرد که این دستاورد مثبت می‌تواند برای تمامی پروژه‌های انرژی همجوشی کاربرد داشته باشد.

چگونگی عملکرد همجوشی هسته‌ای

در راکتور‌های همجوشی، اتم‌های هیدروژن در دما‌های بسیار بالا گرم می‌شوند و یک گاز باردار به نام پلاسما تشکیل می‌دهند. با استفاده از میدان‌های مغناطیسی یا لیزر‌ها برای فشرده‌سازی این پلاسما، اتم‌ها مجبور به همجوشی می‌شوند و انرژی عظیمی آزاد می‌کنند که می‌تواند برای تولید برق استفاده شود. 

دمای پلاسما درون دستگاه همجوشی انرژی به ۱۵۰ میلیون درجه سانتی‌گراد می‌رسد و به‌ طور موقت به گرم‌ترین نقاط در منظومه شمسی تبدیل می‌شود. آهن‌ربا‌های غول‌پیکر، این پلاسما را در هوا معلق نگه می‌دارند و مانع از تماس مستقیم آن با دیوار‌های فلزی می‌شوند. دیوار‌ها نیز خنک می‌شوند تا از گرمای بیش‌ از حد جلوگیری شود، با این حال هیچ فولاد عادی قادر به تحمل این شرایط نیست. 

طبق گفته رمزی، بزرگ‌ترین مشکل گرما نیست، بلکه آسیب ناشی از نوترون‌ها است. تابش نوترونی می‌تواند به سرعت دیوار‌های داخلی راکتور هسته‌ای را تخریب کند. اگر این مساله مدیریت نشود، باید راکتور مرتبا برای تعویض دیوار‌ها متوقف شود که در این مدت برق تولید نمی‌شود.

مزایای فولاد جدید

فولاد جدید NEURONE می‌تواند بار‌های بالای نوترونی و دما‌هایی تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند که می‌تواند کارایی عملیاتی نیروگاه‌های همجوشی آینده را بهبود بخشد. NEURONE، فولاد را با استفاده از کوره قوس الکتریکی تولید کرده که به جای زغال‌سنگ از برق استفاده می‌کند و در موسسه پردازش مواد (MPI) در میدلزبرو قرار دارد. UKAEA اعلام کرد که روش جدید می‌تواند هزینه تولید فولاد RAFM را تا ۱۰ برابر کاهش دهد. دیوید بودن، مدیر برنامه NEURONE، اعلام کرده که تولید ۵.۵ تن فولاد درجه همجوشی RAFM پایه‌ای برای تولید اقتصادی این نوع فولاد‌ها برای برنامه‌های تجاری آینده همجوشی فراهم می‌کند.

آینده انرژی همجوشی

با وجود پیشرفت‌های بزرگ، انرژی همجوشی همواره به‌ عنوان فناوری‌ که ۲۰ سال با آن فاصله داریم، شناخته می‌شده اما شرایط ممکن است تغییر کند. بر اساس نظرسنجی‌ انجمن بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) در لندن که طی سال گذشته انجام شد، ۶۵ درصد از کارشناسان این صنعت معتقدند که انرژی همجوشی تا سال ۲۰۳۵ با هزینه‌ای مقرون‌ به‌ صرفه برق تولید خواهد کرد و ۹۰ درصد بر این باورند که این اتفاق تا سال ۲۰۴۰ رخ خواهد داد.