先进的锆合金能够满足要求聚变反应堆的结构材料欧洲杯足球竞彩

设计先进材料能够承受极端环境在聚变反应欧洲杯足球竞彩堆是这个技术领域的发展的关键。调查新锆合金的开发,满足结构要求在聚变反应堆设计中,一篇研究论文已经发表的《核材料欧洲杯足球竞彩。

研究:锆合金高温聚变能。图片来源:Efman / Shutterstock.com

欧洲杯足球竞彩材料和聚变反应堆设计

核聚变近年来进行了广泛的调查,由于它能够创建清洁能源没有放射性副产品的扩散。在融合中,两个元素融合在一起,释放能量。目前,融合的最佳人选是氘氚反应。氢的两种同位素氘和氚,当创建氦融合,自由中子,和精力。目前,被评估为聚变反应堆设计演示,一步,ITER。

在聚变反应堆中子从裂变反应效率的挑战是不同的。氚必须不断补充来维持长期的聚变反应的效率。这是通过育种氚通过非弹性中子散射。反应发生在高温和受到热蠕变材料能够表现良好在高温而保持较低的热中子截面是必需的。欧洲杯足球竞彩

中子截面为⁶李育种T(蓝色实线),⁵⁶铁无弹性散射(红色虚线),^90年Zr无弹性散射(黑色虚线)。图片来源:王,DJW et al .,核材料》杂志上欧洲杯足球竞彩

材料的选择与优越的结构和热性能是至欧洲杯足球竞彩关重要的安全、聚变反应堆组件的优化设计。聚变反应堆设计的一个关键要素是饲养员的毯子,盾牌反应堆设备的辐射。增殖毯子是由一组模块,涵盖聚变反应堆容器的内部,必须承受极端温度和强烈的中子通量。此外,它确保了最大的反应堆的效率。

欧洲杯足球竞彩材料,探索适合增殖毛毯设计包括钒、铁、硅、铬合金和复合材料。最近的研究表明,锆(Zr)是一个有利的候选人如果作为第一壁结构材料的增殖毯子DEMO-like反应堆。

锆的优点

锆在裂变反应堆已经被用作材料申请大约六十年。今天,许多锆合金用作燃料包复和组件在轻水反应堆裂变。常见的合金包括zr - 2.5, ZIRLO^TM,Zircaloy-2和4。这些合金的成功在很大程度上是由于他们的热中子吸收截面小,相对于其他结构材料的元素。

小的热中子吸收截面的优点是它允许中子的更高的可用性,维持了裂变反应的临界。其他材料需要欧洲杯足球竞彩进一步浓缩,财务成本。然而,随着聚变反应发生在高温和有一个固有的热蠕变发生在操作,当前锆合金是不充分的。

横截面的简单的球面几何(规模),饲养员毯子(外球体),围绕第一个壁(内圈)和分开中子点源(中间圆)由真空。图片来源:王,DJW et al .,核材料》杂志上欧洲杯足球竞彩

调查当前锆合金和解决问题

这项研究发表在《核材料欧洲杯足球竞彩,作者调查了目前商用锆合金包括二元合金如Zr-V和Zr-Si合金,以及高阶Zr-Nb-Ti和Zr-Mo-Sn等合金。得出结论,通过进一步的研究,高阶合金可以带有利的热力和结构性能(如强度和延性)同时保持低热中子截面。

然而,目前,这些合金的性能上有不完整的数据下升高温度时产生的操作。在聚变反应堆,温度可以达到高达500 - 700^oc .任何结构材料组成的锆合金热物性参数和力学性能参数将显示优越当用于液态金属或氦冷却饲养员毯子。

调查当前可用的锆合金,作者得出的结论是,使用Zr-4作为增殖层结构材料能显著改善氚增殖率。虽然这是明显好于其他候选人V-4Cr-4Ti等仍有实力的问题,升高的温度下热蠕变强度和疲劳性能。此外,杂质会导致脆化问题,促进屏障涂料的必要性。

每个元素周期表显示总贝克勒尔活动从100年的衰退后冷却后2全功率辐照在演示firstwall环境中。每个元素的颜色反映了活动根据Bq∙公斤⁻¹传说,但绝对值下面给出每个元素的象征。图片来源:王,DJW et al .,核材料》杂志上欧洲杯足球竞彩

更多问题出现候选人锆合金水环境中的耐蚀性差和延性等问题无光泽的组件。尽管一些合金调查显示良好的室温性能延性和强度高、抗软化等引起的温度升高,这项研究得出结论,解决缺陷进一步发展应该包括合金等其他物种的Nb, O,艾尔和Sn。

此外,作者得出结论,它可能很难产生一个满足力学性能和锆合金核废料聚变反应堆增殖组件的生产要求。利用锆合金的中子氚的效率优势育种需要“低至合理可行的”的方法。此外,作者进一步指出,成本效益分析锆材料的氚增殖毯子是必需的。欧洲杯足球竞彩

进一步的阅读

国王,DJW et al。(2021)锆合金高温聚变能(在线)《核材料欧洲杯足球竞彩| 欧洲杯线上买球sciencedirect.com。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311521006516

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