Odolá teplote Slnka a odomkne fúznu energiu. Nový metamateriál všetko zmení
Ak má fúzna energia niekedy opustiť experimentálne haly a stať sa reálnym zdrojom elektriny, rozhodovať o tom nebudú len fyzici plazmy, ale aj materiáloví inžinieri. Práve oni dnes narážajú na jeden z najtvrdších limitov celej fúznej technológie. Materiály v reaktore musia zvládnuť extrémne tepelné toky, obrovské magnetické polia aj neustále bombardovanie časticami z horúceho plazmatu. Spojiť tieto požiadavky do jedného konštrukčného riešenia je mimoriadne náročné, informuje Interesting Engineering.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneSnaha o spojenie dvoch prvkov
Britský výskumný projekt DIADEM sa zameriava na problém, ktorý je na prvý pohľad banálny, no v praxi zásadný. Ako spojiť volfrám a meď do jedného funkčného celku bez toho, aby sa materiál po krátkom čase rozpadol. Volfrám je pre fúzne reaktory ideálny vďaka extrémne vysokej teplote topenia a odolnosti voči erózii. Meď je naopak nenahraditeľná tam, kde treba rýchlo odvádzať obrovské množstvá tepla preč z najviac namáhaných častí reaktora. Problémom je, že tieto dva kovy sa správajú pri zahrievaní úplne odlišne.
Pri klasickom zváraní alebo odlievaní vznikajú v spoji obrovské vnútorné napätia. Rozdielna teplotná rozťažnosť spôsobuje mikrotrhliny, ktoré sa v prostredí fúzneho reaktora rýchlo menia na fatálne poruchy. Práve preto sa doteraz používali zložité viacvrstvové konštrukcie s mechanickými prechodmi, ktoré však znižovali účinnosť chladenia a skracovali životnosť komponentov.
DIADEM ide úplne inou cestou. Využíva pokročilú aditívnu výrobu, pri ktorej sa volfrám a meď netlačia ako dva oddelené bloky, ale vznikajú súčasne vrstvu po vrstve. Pomocou presného riadenia laserového tavenia kovového prášku je možné plynule meniť pomer oboch kovov v rámci mikrometrových štruktúr. Výsledkom nie je klasický zvar, ale materiál s postupným prechodom vlastností, ktorý sa správa ako jeden celok.

Nový spôsob tvorby materiálov
Takto vzniknuté metamateriály nemajú ostré rozhrania, na ktorých by sa koncentrovalo napätie. Tepelné toky sa rozkladajú rovnomernejšie a mechanická stabilita zostáva zachovaná aj pri opakovaných tepelných cykloch. Práve to je pre fúzne reaktory kľúčové, keďže vnútorné komponenty sú vystavené rýchlym zmenám výkonu aj dlhodobému namáhaniu.
Z technologického hľadiska ide o zásadný posun. Ak sa podarí tieto materiály vyrábať spoľahlivo a vo väčších objemoch, výrazne sa tým zjednoduší konštrukcia budúcich reaktorov typu tokamak aj sférický tokamak, aký plánuje britský program STEP. Zároveň sa znížia náklady na údržbu a predĺži sa životnosť najdrahších častí zariadenia, ako sú divertory a prvé steny reaktora.
Význam DIADEMu však presahuje samotnú fúziu. Schopnosť presne miešať kovy s extrémne odlišnými vlastnosťami otvára cestu k novým typom vysokoteplotných výmenníkov, leteckých motorov či implantátov, ktoré musia kombinovať pevnosť, tepelnú vodivosť a biokompatibilitu. Fúzna energetika tak opäť plní úlohu technologického katalyzátora, ktorý tlačí materiálovú vedu do oblastí, kam by sa bez takýchto extrémnych požiadaviek nikdy nedostala.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Tisíce ton zlata, medi a striebra. Na hranici dvoch štátov našli najväčší poklad za posledných 30 rokov

USA z Európy rýchlo stiahli celú letku bombardérov. Boja sa veľkého útoku na základňu

Za toto môže Slovák za volantom dostať pokutu 10 000 eur. Mnohí to pritom robia každé ráno

Rozrezali ju a stále išla. Čína má v rukách prevratné batérie do EV, idú do masovej výroby

Scéna z Terminátora ožila v realite. Humanoidných robotov poslali na smrť nečakaným spôsobom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Nové pravidlá pre majiteľov studní: Za bežný zvyk pri odbere vody ti hrozí pokuta 165 eur. Novela sprísni povinnosti

Rádiový signál z planéty vzdialenej 63 svetelných rokov: Vedci zachytili fenomén, ktorý mení výskum vo vesmíre

Tržby jej vyleteli na 5,7 milióna eur, teraz je v konkurze. Slovenská potravinárska firma dlhuje štátu vyše milióna

Dom za 25 900, auto za 892 eur: Štát zverejnil nový majetok, ktorého sa chce zbaviť

Z letušky zakladateľka kliniky, z asistentky šéfka hotelov. 5 Sloveniek, ktoré si vybudovali meno vo svetovom biznise
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Netflix sa dohodol s odvekým rivalom. Na Slovensko už zajtra dorazia veľké filmové a seriálové hity
- Nový akčný seriál ohúril svet. Za pár dní ho videli milióny ľudí a čaká ho veľká budúcnosť
- Volkswagen spustil predaj elektrického SUV za necelých 17-tisíc eur. Dojazd má až 660 km
- Nemci menia elektromobil na domácu elektráreň. Slovák pritom vozí v aute energiu na niekoľko dní
- Vojnový klenot práve dorazil online aj s dabingom. Diváci ho doteraz prehliadali
-
- Netflix sa dohodol s odvekým rivalom. Na Slovensko už zajtra dorazia veľké filmové a seriálové hity
- Slováci budú už čoskoro počuť silné hučanie. Najväčší jadrový kolos Slovenska ožíva
- Vojnový klenot práve dorazil online aj s dabingom. Diváci ho doteraz prehliadali
- Nový akčný seriál ohúril svet. Za pár dní ho videli milióny ľudí a čaká ho veľká budúcnosť
- Volkswagen spustil predaj elektrického SUV za necelých 17-tisíc eur. Dojazd má až 660 km
-
- Vojnový klenot práve dorazil online aj s dabingom. Diváci ho doteraz prehliadali
- Netflix sa dohodol s odvekým rivalom. Na Slovensko už zajtra dorazia veľké filmové a seriálové hity
- Majú zásoby 100 miliárd m³. Slovensko môže získať nový veľký zdroj plynu, spustia ho už čoskoro
- Má 1 113 koní a dojazd 1 770 km. Obor od známej značky mieri do predaja za nízku cenu
- V kinách pohorel, online je obrovský hitom. Akčný veľkofilm ovládol celosvetovú sledovanosť
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Nové pravidlá pre majiteľov studní: Za bežný zvyk pri odbere vody ti hrozí pokuta 165 eur. Novela sprísni povinnosti

Rádiový signál z planéty vzdialenej 63 svetelných rokov: Vedci zachytili fenomén, ktorý mení výskum vo vesmíre

Tržby jej vyleteli na 5,7 milióna eur, teraz je v konkurze. Slovenská potravinárska firma dlhuje štátu vyše milióna

Dom za 25 900, auto za 892 eur: Štát zverejnil nový majetok, ktorého sa chce zbaviť

