Kim loại tốt hơn carbon đối với lò phản ứng nhiệt hạch hạt nhân ITER
11:11 28/10/2016: Kim loại, chứ không phải carbon, là vật liệu phù hợp hơn cho thành bên trong của các thiết bị Tokamak – thiết bị thử nghiệm được thiết kế để khai thác năng lượng nhiệt hạch - theo bài báo vừa giành giải thưởng của Tạp chí nhiệt hạch hạt nhân của IAEA 2016. Sử dụng kim loại trong lò phản ứng nhiệt hạch làm giảm các nguy cơ về an toàn có thể gây ra từ các phản ứng hóa học không mong muốn liên quan đến carbon.

Brezinsek và các đồng tác giả đã tiến hành các thí nghiệm tại Joint European Torus (JET) ở Vương quốc Anh, Tokamak đang hoạt động lớn nhất thế giới. Những phát hiện đã xác nhận giả thuyết rằng hoạt động của plasma – thể mà ở đó tất cả các hạt được ion hóa và có thể phản ứng với từ trường - trong Tokamak là tương thích với những bức thành kim loại. Điều này có nghĩa là các vật liệu này được sử dụng cho các bức thành kim loại của ITER - Tokamak tương lai lớn nhất thế giới để chứng minh việc sản xuất năng lượng nhiệt hạch ở quy mô công nghiệp - sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể bẫy triti, một đồng vị phóng xạ của hydro trong nhiên liệu.

Tokamak được phát triển từ những thập kỷ qua để thực hiện các phản ứng nhiệt hạch được kiểm soát, trong một bình chân không có từ trường. Do nhiệt độ cần thiết để thực hiện được phản ứng nhiệt hạch lên đến 100 triệu độ C, thành của bình chân không phải được bảo vệ khỏi sự tỏa nhiệt từ plasma. Trong lịch sử, điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng vật liệu carbon chịu nhiệt. Do các lo ngại về an toàn, tổng lượng triti cho phép trong bình chân không phải được giữ dưới một giới hạn nhất định – đặt ra một khó khăn khi sử dụng carbon.

Để khắc phục vấn đề này, ITER được thiết kế để hoạt động với các thành phần plasma-facing được chế tạo bằng các nguyên tố kim loại ít phản ứng với triti. Một bản sao của bức tường ITER được xây dựng tại JET để tiến hành các thí nghiệm khác nhau, bao gồm cả những thí nghiệm mà hiện nay đã xác nhận sự lựa chọn của vật liệu plasma-facing dùng cho ITER.

Các thí nghiệm được tiến hành bởi Brezinsek và các đồng nghiệp đã xác nhận việc sử dụng berili và vonfram là những vật liệu plasma-facing cho giai đoạn hoạt động hạt nhân của thiết bị ITER.

"Thí nghiệm cho thấy bẫy triti giảm rất nhiều với một bức thành berili" Bastiaan J. Braams, Trưởng phòng dữ liệu nguyên tử và phân tử tại IAEA nói.

Nhiệt hạch hạt nhân có khả năng cung cấp một nguồn cung năng lượng hầu như không giới hạn, sạch, không có carbon. Mục tiêu ITER là cho phép các nhà khoa học nghiên cứu plasma trong điều kiện tương tự như trong một nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai. Dự kiến sản xuất 500 MW điện nhiệt hạch.

"Công trình này mang lại sự tin tưởng lớn vào việc lựa chọn vật liệu plasma-facing dùng cho ITER," Richard Kamendje, một nhà vật lý nhiệt hạch hạt nhân của IAEA nói. "Đó là một dấu hiệu tốt cho thấy rằng ITER sẽ có thể đáp ứng các yêu cầu quản lý để giữ lại nhiên liệu, việc này áp đặt một giới hạn về số lượng dự trữ triti trong bình chân không ITER."

LA, theo IAEA

Tin bài khác
Online: 30
Số lượt truy cập: 4606711