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allbet gaming官网:当核聚变反应堆遇上3D打印 “人造太阳”有望更快“发光”

近年来,人类对能源的依赖日益加深。然则,煤炭、石油和天然气等不能再生资源,并非取之不尽、用之不竭。

有没有可能一劳永逸地破解人类能源欠缺的困局?

随着核手艺日渐成熟,被誉为“人造太阳”和“人类最终能源”的可控核聚变反映堆,或有可能为人类源源不停地提供清洁能源、造福后代子孙。这项手艺的主要原理是氘和氚在高温高压条件下发生核聚变反映,并天生大量热能用于发电。

克日,深圳大学增材制造研究所陈张伟和劳长石教授团队,与中核团体核工业西南物理研究院(以下简称西南物理研究院)互助,首次提出并实现了基于3D打印一体化自由设计和成形庞大多孔结构正硅酸锂陶瓷件,有望替换传统的微球床结构,成为新一代产氚器件,展现出主要应用远景。该功效已揭晓在《增材制造》杂志上。

产氚单元就像核聚变反映堆的心脏

自从核反映被发现以来,人们就在不停地探索核能的有用行使。

现在,越来越多的科学家和能源专家最先将眼光投向核聚变。核聚变的质料主要是氢的同位素——氘和氚。氘可以在海水中获得,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,按此盘算,全球海水中的氘足够人类使用上百亿年。

然则,氚几乎不存在于自然界,需要靠氦与锂陶瓷不停催化反映天生。作为磁约束聚变堆的一个主要组件,固态产氚包层是聚变能商业化应用前需要解决的焦点问题之一。

现在,各国科学家首选的氚增殖剂质料是正硅酸锂(Li4SiO4),通行的方式是将正硅酸锂陶瓷与氦气发生反映发生氚。科学家将实现这一功效的陶瓷部件称为产氚单元。

传统的锂陶瓷产氚单元一样平常是把正硅酸锂做成直径1毫米左右的微球,并将它们聚积起来,做成球床结构,微球之间的清闲可以注入氦气。

然则,这种产氚单元的填充率有限,而且无法自由调控。此外,微球聚积发生的应力集中,容易造成产氚单元结构形变开裂等损坏,成为球床结构和性能平均稳固性的掣肘。

一旦产氚单元发生故障,将直接导致聚变反映堆无法平稳运行。因此,科学家一直在实验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式,研制一种全新结构的产氚单元。

然则,3D打印面临的第一个难题就是正硅酸锂对环境稀奇敏感,极易与水、二氧化碳发生反映,造成物相损坏,成为偏硅酸锂。

“为此,我们从正硅酸锂粉体的存储、可打印的粉体浆料的配制、打印工艺的实现到热处理等历程中,均针对环境变量举行了严苛的约束与把控。例如配制粉体浆料历程就需要在充满惰性气体的手套箱中举行,而且种种添加剂均为不含水且不能与正硅酸锂发生反映的有机溶剂质料。在这样的环境中举行浆料的配制和3D打印,能够确保正硅酸锂的物相稳固。”陈张伟教授告诉科技日报记者。

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