核聚變項(xiàng)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(rèn)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(xué)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(shí)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(gè)鑄錠達(dá)到6.4噸，生產(chǎn)工藝可重復(fù)，成分均勻性好，型材基本力學(xué)性能達(dá)到國際同類材料水平。

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)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(biāo)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(dá)到國際先進(jìn)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(chǔ)，被普遍認(rèn)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(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。

為滿足國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)和未來聚變動(dòng)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(tuán)隊(duì)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(xiàng)目和國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項(xiàng)等項(xiàng)目支持下，通過與國內(nèi)外相關(guān)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(guān)，F(xiàn)DS團(tuán)隊(duì)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(xué)性能與國外發(fā)展三十多年的同類材料Eurofer97和F82H性能相當(dāng)，這標(biāo)志著中國成為繼歐盟和日本之后第三個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出;而觸發(fā)核聚變反應(yīng)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(dá)一定的比例才能有經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。科學(xué)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(xué)家們說，核裂變雖然能產(chǎn)生巨大的能量，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上核聚變，裂變堆的核燃料蘊(yùn)藏極為有限，不僅產(chǎn)生強(qiáng)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。