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当核聚变反应堆遇上3D打印

所属分类:时事聚焦    发布时间: 2020-07-21    作者:兰州世腾护栏厂家
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近年来,人类对能源的依赖日益加深。但是,煤炭、石油和天然气等不可再生资源,并非取之不尽、用之不竭。
产氚单元就像核聚变反应堆的心脏
自从核反应被发现以来,人们就在不停地探索核能的有效利用。

目前,越来越多的科学家和能源..开始将目光投向核聚变。核聚变的原料主要是氢的同位素——氘和氚。氘可以在海水中得到,每升水约含30毫克氘。一座1000兆瓦的核聚变电站,每年耗氘量只需304公斤,按此计算,全球海水中的氘足够人类使用上百亿年。

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但是,氚几乎不存在于自然界,需要靠氦与锂陶瓷不断催化反应生成。作为磁约束聚变堆的一个重要组件,固态产氚包层是聚变能商业化应用前需要解决的核心问题之一。
目前,各国科学家..的氚增殖剂材料是正硅酸锂(Li4SiO4),通行的方法是将正硅酸锂陶瓷与氦气发生反应产生氚。科学家将实现这一功能的陶瓷部件称为产氚单元。
传统的锂陶瓷产氚单元一般是把正硅酸锂做成直径1毫米左右的微球,并将它们堆积起来,做成球床结构,微球之间的空隙可以注入氦气。
但是,这种产氚单元的填充率有限,而且无法自由调控。此外,微球堆积产生的应力集中,容易造成产氚单元结构形变开裂等破坏,成为球床结构和性能均匀稳定性的掣肘。
一旦产氚单元发生故障,将直接导致聚变反应堆无法平稳运行。因此,科学家一直在尝试优化产氚单元的结构。
另辟蹊径可使产氚效率大幅提升
针对上述问题,2018年,陈张伟和劳长石等人与西南物理研究院另辟蹊径,提出用3D打印正硅酸锂陶瓷单元方法,研制一种全新结构的产氚单元。

但是,3D打印面临的..个难题就是正硅酸锂对环境特别敏感,极易与水、二氧化碳发生反应,造成物相破坏,成为偏硅酸锂。

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