الفولاذ الفائق يتحمل الضغط الشديد لمفاعلات الاندماج

أعلن العلماء للتو عن نوع جديد من سبائك الصلب يمكنه تحمل الضغط ودرجة الحرارة بشكل يفوق حدود الصلب التقليدي.

يُصنع هذا الفولاذ الفائق باستخدام تقنيات معدنية حديثة، تجمع بشكل مثالي بين عناصر السبائك مثل الكروم والموليبدينوم والتنغستن والفاناديوم. يتم التحكم في البنية البلورية للمادة على مستوى النانو، مما يزيد بشكل كبير من كثافة حدود الحبيبات، مما يُحسّن قدرتها على مقاومة التشوه تحت الضغط الشديد.

وأظهرت الاختبارات أن السبائك الجديدة قادرة على تحمل ضغوط أعلى عدة مرات من الفولاذ التقليدي، كما أنها تحافظ على سلامة الهيكل عند درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية.

منطقة تجميع مكون "صندوق ملف TF" المصنوع من الفولاذ CHSN01 لتجربة توليد الطاقة النووية الحرارية في الصين.

في مفاعل الاندماج، تُثبّت البلازما فائقة الحرارة بواسطة مجال مغناطيسي قوي، مع درجات حرارة تصل إلى مئات الملايين من الدرجات المئوية. تتعرض المكونات الهيكلية للمفاعل للحرارة والضغط وإشعاع نيوتروني عالي الطاقة في آنٍ واحد. يؤدي هذا إلى تدهور المواد التقليدية أو تشققها أو تشوهها بسرعة. يمكن استخدام أنواع جديدة من الفولاذ الفائق الحرارة للتغلب على هذا القيد، مما يُطيل عمر مكونات مثل غرف البلازما وأنابيب الحرارة وأنظمة الحماية من الإشعاع.

يتم تصنيع جزء هيكلي CHSN01.

بالإضافة إلى متانتها ومقاومتها للحرارة، تتميز هذه السبيكة أيضًا بمقاومة التآكل الكيميائي والهشاشة الإشعاعية، وهو عامل مهم لضمان السلامة التشغيلية على المدى الطويل. هذا يعني أن المفاعلات قادرة على العمل بشكل مستمر لفترات أطول، مما يقلل تكاليف الصيانة الدورية ويحسّن كفاءة الطاقة.

يقول الخبراء إن المادة الجديدة يمكن استخدامها في العديد من مشاريع مفاعلات الجيل القادم، وخاصةً مشروع ITER، وهو مشروع اندماج نووي دولي قيد الإنشاء في فرنسا. وفي حال نجاحه، سيُمثل خطوةً مهمةً نحو تسويق طاقة الاندماج، التي تُعتبر "الهدف الأسمى" لصناعة الطاقة بفضل قدرتها على توفير كميات هائلة من الكهرباء دون انبعاث غازات دفيئة.

في سياق تغير المناخ والحاجة إلى تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، يُعدّ تطوير مواد قادرة على تحمّل البيئة القاسية للمفاعلات النووية أحد أهمّ الركائز لدفع الاندماج النووي إلى الأمام. ولا يُمثّل هذا الإنجاز المتمثل في الفولاذ الفائق نقطة تحوّل في علم المواد فحسب، بل يفتح أيضًا الباب أمام عصر جديد من الطاقة الآمنة والوفيرة.

المصدر: https://khoahocdoisong.vn/sieu-thep-chiu-ap-luc-cuc-lon-cho-lo-phan-ung-nhet-hach-post2149044934.html