核聚變項目結(jié)構(gòu)用鋼獲得重大突破

2017/1/18 13:53:56

 經(jīng)過15年探索，中國核級用鋼獲得突破，并被普遍認為是未來聚變示范堆和首座商用聚變電站的首選結(jié)構(gòu)材料。

來自中科院合肥物質(zhì)科學研究院消息顯示，近期，該院核能安全技術(shù)研究所與國內(nèi)特鋼企業(yè)合作，成功實現(xiàn)了中國低活化馬氏體鋼(CLAM)工業(yè)規(guī)模批量生產(chǎn)。單個鑄錠達到6.4噸，生產(chǎn)工藝可重復，成分均勻性好，型材基本力學性能達到國際同類材料水平。

中科院合肥物質(zhì)科學研究院官方網(wǎng)站9月8日公布的消息顯示，6噸級CLAM鋼的成功制備標志著中國突破了聚變堆用低活化鐵素體/馬氏體(RAFM)鋼工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，在低活化鋼規(guī)模制備方面達到國際先進水平。

低活化鋼是一種高純凈核級材料，由于其具有良好的抗中子輻照性能和低活化特性及相對成熟的工業(yè)技術(shù)基礎，被普遍認為是未來聚變示范堆和首座商用聚變電站的首選結(jié)構(gòu)材料。一座聚變示范堆大約需要使用3500噸低活化鋼，因此冶煉規(guī)模是低活化鋼能否實現(xiàn)工業(yè)應用的關鍵問題之一。

為滿足國際熱核聚變實驗堆(ITER)和未來聚變動力示范堆的建造需求，歐盟、日本和中國等ITER參與方均開展了RAFM鋼的工業(yè)規(guī)模化研發(fā)工作。

上述消息介紹，核能安全技術(shù)研究所/FDS團隊自2001年以來，在國家自然基金、中科院知識創(chuàng)新工程、科技部國際合作項目和國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項等項目支持下，通過與國內(nèi)外相關科研單位的合作，主持開展了CLAM鋼研發(fā)工作。

而經(jīng)過近15年的技術(shù)攻關，F(xiàn)DS團隊打破了國際上的技術(shù)壟斷，于2015年成功制備出6.4噸規(guī)模的CLAM鋼鑄錠，其主成分穩(wěn)定可控，雜質(zhì)元素尤其是易活化元素均控制在50ppm以下，型材的基本力學性能與國外發(fā)展三十多年的同類材料Eurofer97和F82H性能相當，這標志著中國成為繼歐盟和日本之后第三個成熟掌握了低活化鋼工業(yè)規(guī)模制備技術(shù)的國家。目前CLAM鋼已被科技部確定為中國ITER實驗包層的首選結(jié)構(gòu)材料。

公開資料顯示，目前人類已經(jīng)可以實現(xiàn)不受控制的核聚變。但是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規(guī)模，實現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出;而觸發(fā)核聚變反應必須消耗能量，因此人工核聚變的能量與觸發(fā)核聚變的能量要到達一定的比例才能有經(jīng)濟效應。科學家正努力研究如何控制核聚變，但是現(xiàn)在看來還有很長的路要走。目前主要的幾種可控制核聚變方式：超聲波核聚變、激光約束(慣性約束)核聚變、磁約束核聚變(托卡馬克)。

目前，世界上的核電站所的發(fā)電技術(shù)主要是核裂變。科學家們說，核裂變雖然能產(chǎn)生巨大的能量，但遠遠比不上核聚變，裂變堆的核燃料蘊藏極為有限，不僅產(chǎn)生強大的輻射，傷害人體，而且遺害千年的廢料也很難處理，核聚變的輻射則少得多，核聚變的燃料可以說是取之不盡，用之不竭。