В Великобритании впервые произведена сталь, пригодная для термоядерного синтеза

Рабочая группа по атомной энергетике Великобритании (UKAEA) успешно продемонстрировала промышленное производство стали, пригодной для термоядерного синтеза.

Сталь, пригодная для термоядерного синтеза, имеет потенциал для снижения производственных затрат в десять раз и повышения эффективности будущих термоядерных электростанций.

Всего за первый год консорциум NEURONE (Неядерная радиация передовых сталей) добился прорыва, став первым в Великобритании. Группа успешно произвела сталь с пониженной активностью (RAFM) на промышленном уровне, используя семитонную электросталеплавильную печь (EAF) в Институте переработки материалов (MPI) в Миддлсбро.

Дэвид Боуден, руководитель группы по материалам и инженерии в UKAEA и руководитель программы NEURONE, объяснил: “Одной из основных задач для реализации термоядерной энергетики является разработка структурных материалов, способных выдерживать экстремальные температуры (по крайней мере до 650°C) и высокие нейтронные нагрузки, необходимые для будущих термоядерных электростанций.”

Консорциум NEURONE: Прорывные достижения

Консорциум NEURONE представляет собой сотрудничество на сумму 12 миллионов фунтов стерлингов между отделом материалов UKAEA и академическими и промышленными партнерами по всей Великобритании, а также международными партнерами, которые предоставляют доступ к объектам нейтронной радиации.

NEURONE был основан для исследования, тестирования и разработки стали, пригодной для термоядерного синтеза, для работы на более высоких температурах по сравнению с традиционными аналогами.

Это позволит максимизировать способность термоядерных машин извлекать тепло, которое используется для привода турбин и генерации электроэнергии, улучшая общую эффективность термоядерных электростанций.

“NEURONE планирует производить передовые варианты стали RAFM, способные работать при температуре до 650°C – амбициозная цель, учитывая физику состояния твердых тел при радиационном воздействии,” заявил доктор Боуден.

“Разработка таких сталей также может быть полезной для смежных отраслей, которым требуются высокопрочные сталях, устойчивые к высоким температурам, таких как ядерное деление или нефтехимия.”

Он продолжил: “Программа также намерена произвести оптимизированный передовой сплав RAFM с использованием электросталеплавильной печи на аналогичном многотонном уровне, как лучший европейский сплав термоядерной стали RAFM (EUROFER 97).”

Преимущества стали, пригодной для термоядерного синтеза

Высокие температуры и уровни радиации, вызванные высокими нейтронными нагрузками, возникают в процессе термоядерной реакции. Следовательно, структурные материалы играют важную роль в поддержании целостности термоядерной электростанции в этих условиях.

Основываясь на технологии EAF с улучшенной очисткой и термомеханическими протоколами, сталь, пригодная для термоядерного синтеза, имеет потенциал для резкого снижения производственных затрат до десяти раз по сравнению с традиционными аналогами RAFM, используя существующую и готовую к масштабированию инфраструктуру в цепочке поставок.

MPI провел испытания, которые позволили производить, тестировать и анализировать специализированные стали для высоких температур на лабораторном уровне, что привело к промышленным испытаниям в их EAF.

“Будучи единственным суверенным исследовательским центром в Великобритании, способным производить сталь RAFM в таком масштабе, это знаковое событие для исследований и разработок в области ядерного синтеза,” сказал Ричард Бирли, руководитель проекта NEURONE в MPI.

Доктор Боуден добавил: “Производство 5,5 тонн стали, пригодной для термоядерного синтеза, закладывает основы для экономичного производства таких сталей для будущих коммерческих программ термоядерного синтеза.”

Возможности для производителей стали

NEURONE также произвел более 50 различных вариантов сплава с пониженной активацией (ARAFM) для анализа.

Были установлены новые подходы к анализу повреждений материалов, и были собраны данные о производительности небольших образцов материалов, масса которых варьировалась от 100 до 400 грамм.

Существует потенциал для специализированных производителей стали в Великобритании участвовать в деятельности консорциума NEURONE в будущем, рассматривая различные аспекты производства стали ARAFM, такие как ковка, прокат и разработка оптимизированных параметров процессов.