1月9日,英国原子能管理局(UKAEA)工作组宣布了一项重要突破:成功展示了聚变级钢的工业规模生产。这一成果有望显著降低生产成本,并提高未来聚变发电厂的效率。
NEURONE 项目方坯离开连铸机并进入产品矫直机 - 图片来源:材料加工研究所
据悉,仅在成立的第一年,NEURONE(先进钢材中子辐照)联盟就取得了英国首个聚变级钢生产的突破。该团队利用米德尔斯堡材料加工研究所(MPI)的一台七吨电弧炉(EAF),成功以工业规模生产出熔合级低活化铁素体-马氏体(RAFM)钢。这种钢材能够承受极端温度(至少高达650摄氏度)和未来聚变发电厂所需的高中子负荷,是聚变发电技术发展的关键材料之一。
英国原子能机构材料科学与工程小组组长兼NEURONE项目负责人戴维·鲍登(David Bowden)表示,提供聚变能量的主要挑战之一是开发能够承受极端条件的结构材料。中子负荷高的核聚变反应会产生高温和辐射水平,因此结构材料在这种条件下对维持核聚变发电厂的完整性至关重要。
此次生产方法基于EAF技术,通过增强的净化和热机械协议,利用供应链中现有且易于扩展的基础设施,实现了生产成本的大幅降低。与传统RAFM技术相比,新方法有可能将生产成本降低10倍。
MPI主导了这项试验,最初在实验室规模上实现了特种高温钢的制造、测试和分析,随后成功进行了工业规模试验。MPI的NEURONE项目负责人理查德·伯利(Richard Birley)表示,作为唯一能够如此规模生产RAFM钢的英国主权钢铁研究机构,这一成果对核聚变研发来说是一个突破性的时刻。
此外,NEURONE联盟还生产了50多种不同的先进低活化铁素体-马氏体(ARAFM)钢合金以供分析,并建立了分析材料损伤的新方法,收集了关于小型初始实验室规模材料熔体性能的数据。这些工作为未来商业聚变计划中此类聚变钢的经济高效制造奠定了坚实基础。
NEURONE联盟是英国原子能管理局材料部与英国各地学术和工业合作伙伴以及国际合作伙伴共同发起的一个合作计划,耗资约1200万英镑。该联盟旨在研究、测试和开发比传统钢材能在更高温度下工作的钢材,以提高聚变发电厂的整体效率。
参与NEURONE联盟的大学包括斯旺西大学、谢菲尔德大学、伯明翰大学、伦敦帝国理工学院、曼彻斯特大学、布里斯托尔大学、格拉斯哥思克莱德大学和牛津大学等。同时,材料加工研究所、谢菲尔德锻造师以及澳大利亚核科学技术组织(ANSTO)也作为行业合作伙伴参与其中。此外,NEURONE还支持一系列博士生和暑期学生实习,以提高下一代研究人员的技能。