11/02/2013 - UPM Forscher suchen nach neuen Materialien für Fusionsreaktoren

Menéame

La Energieerzeugung ist ein Schlüsselfaktor für die Nachhaltigkeit und Entwicklung der Gesellschaft. Angesichts der Beschränkungen in den derzeitigen Produktionssystemen arbeitet die wissenschaftliche Gemeinschaft daran, alternative Systeme zu finden, die es ermöglichen, Nachhaltige Entwicklung.

La Fusionsenergie Es ist eine der Optionen, die für die Zukunft in Frage kommen, und deshalb ist es ein Team von Forschern aus der Abteilung Materialwissenschaft und Institut für Kernfusion der Polytechnische Universität Madrid (UPM) arbeitet an der Entwicklung neuer Materialien, die den Reaktorraum abdecken, ohne sich durch die Auswirkungen der Strahlung und der hohen thermischen Belastungen in Lebenszeiten zu verschlechtern, die diese Reaktoren wirtschaftlich tragfähig machen. Ein ähnliches Argument ist das, was hinter der Forschung in den strukturellen Materialien für die neuen Generationen von Kernreaktoren (als Generation III und IV bekannt).

Die Arbeit der Forscher "besteht darin, den Traum der Menschheit, eine unerschöpfliche Energiequelle mit hoher Effizienz, geringem Abfall und an sich sicherer Sicherheit zu haben, deutlich zu machen." Dies wird durch die Verschmelzung (Union) von Deuterium- und Tritiumkernen erreicht. Diese Verbindung wird im Falle der Trägheitsfusion durch Erhitzung (bis zu Hunderte von Millionen Grad) des Systems erreicht, die durch einen gleichmäßigen Kompressionsprozess mit Laser oder Röntgenstrahlen (bis zu Sternkernbedingungen, mehrere hundert Gramm pro Kubikzentimeter) entsteht, dessen mechanische Arbeit in eine kleine Masse von Materie umgewandelt wird, wodurch die Erwärmung wie eine sich ausbreitende thermische Welle vorangebracht wird. "Es geht letztlich darum, das zu reproduzieren, was in den Sternen geschieht, aber in geringerem Maße," so die Experten.

Der Vorschlag der Forscher der UPM basiert auf der Entwicklung und Charakterisierung von Nanostrukturierte Materialien Wolfram (W) für die interne Beschichtung des Reaktors. Diese Materialien werden als Alternative zum massiven W, das traditionell verwendet wird und sehr große Beschränkungen hat, die die Lebensfähigkeit des Reaktors einschränken, bezeichnet.

Vorteile dieses Materials

Das von Experten entwickelte Material besteht aus nanostrukturierten W-Beschichtungen aus Säulen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 100 Nanometern (1 nm = 10-9 m). Aus mechanischen Untersuchungen geht hervor, dass ihre Härte viermal so hoch ist wie die der Massen-W. Darüber hinaus belegen Untersuchungen unter Bestrahlung, dass dieses Material aufgrund der Nanostruktur "selbstheilende" Eigenschaften aufweist. Das heißt, es ist in der Lage, einen Teil der durch Bestrahlung verursachten Schäden selbst zu beseitigen, so dass das neue Material gegen Bestrahlung resistenter ist als das massive W. Die Bindung zwischen der Nanostrukturierung und dem Substrat (Stahl oder andere) wurde auch bei hohen Temperaturen mit hervorragenden Ergebnissen untersucht.

Derzeit wird die Konstruktion der Eigenschaften der Beschichtungen anhand der in den Konstruktionsspezifikationen beschriebenen Parameter durch Änderung der Lagerbedingungen bearbeitet.

Die Arbeit dieser Forscher, die auf eine enge Zusammenarbeit zwischen nationalen und internationalen Laboratorien zurückgeht, wird aus Mitteln finanziert, die aus nationalen wissenschaftlichen Projekten stammen, die auf wettbewerbsorientierten Aufforderungen (MAT2012-38541-C02) und internationalen Aufforderungen (AIB2010DE-00358, European Fusion Development Agreement, EFDA, High Power Laser Energy Research, HIPER) beruhen.

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