Ερευνητές στη Γερμανία αναπτύσσουν μια νέα ηλεκτροχημική μέθοδο για την επικάλυψη αντιδραστήρων σύντηξης με καθαρό βολφράμιο. Η ερευνητική ομάδα αποκάλυψε επίσης ότι το σχέδιο είναι η προστασία των εσωτερικών τοιχωμάτων των μελλοντικών αντιδραστήρων σύντηξης - του λεγόμενου πρώτου τοιχώματος - με στρώματα βολφραμίου.
Επικάλυψη αντιδραστήρα σύντηξης
Η ερευνητική κοινοπραξία αποτελείται από ερευνητές του Ινστιτούτου Φυσικής Πλάσματος Max Planck (IPP) και του κατασκευαστή εξειδικευμένων ηλεκτρολυτών IoLiTec. Αναπτύσσουν μια παγκοσμίως καινοτόμο τεχνολογία για την ηλεκτροχημική εναπόθεση στρωμάτων καθαρού βολφραμίου.
Η ομάδα επεσήμανε επίσης ότι λόγω της αντοχής στη θερμότητα και της ανθεκτικότητάς του, το βολφράμιο είναι το υλικό επιλογής για επιφάνειες που εκτίθενται σε πλάσμα και πρέπει να αντέχουν φορτία έως και 10 μεγαβάτ ανά τετραγωνικό μέτρο.
Ως πυρίμαχο μέταλλο με σημείο τήξης άνω των 3000 βαθμών Κελσίου, το βολφράμιο αντιστέκεται ακόμη και σε ακραίες θερμικές καταπονήσεις. Ωστόσο, το υλικό είναι σπάνιο: αποτελώντας μόνο το ένα εκατομμυριοστό του φλοιού της Γης, θεωρείται ορυκτό σύγκρουσης και είναι εξαιρετικά δύσκολο να υποστεί μηχανική επεξεργασία. Η κατασκευή ολόκληρων εξαρτημάτων από βολφράμιο δεν είναι επομένως ούτε οικονομική ούτε πρακτική. Η λύση: ένα λεπτό στρώμα βολφραμίου σε ένα πιο εύχρηστο υπόστρωμα, σύμφωνα με δελτίο τύπου.
Ανοίγοντας νέο επιστημονικό έδαφος
Οι ερευνητές επεσήμαναν επίσης ότι το βολφράμιο έχει πολύ χαμηλό υπερδυναμικό υδρογόνου. Επομένως, δεν εναποτίθεται μέταλλο σε υδατικούς ηλεκτρολύτες. παράγεται μόνο υδρογόνο. Η ερευνητική κοινοπραξία ανοίγει έτσι νέο επιστημονικό έδαφος με άνυδρους ηλεκτρολύτες που βασίζονται σε ιοντικά υγρά και οργανικούς διαλύτες.
«Δεν υπάρχει καμία υπάρχουσα μέθοδος παγκοσμίως για την ηλεκτροχημική εναπόθεση καθαρού βολφραμίου - ούτε βιομηχανικά ούτε στο εργαστήριο», δήλωσε ο διευθυντής του έργου Andreas Waibel από το Fraunhofer IPA.
Αντί να κατασκευάζουν ολόκληρα εξαρτήματα από βολφράμιο, οι ερευνητές επικεντρώνονται στην εφαρμογή λεπτών στρωμάτων βολφραμίου σε πιο διαχειρίσιμα βασικά υλικά. Αυτή η προσέγγιση συνδυάζει τις ανώτερες επιφανειακές ιδιότητες του βολφραμίου με τα δομικά και οικονομικά πλεονεκτήματα άλλων υλικών.
Η πρόσφατα αναπτυγμένη μέθοδος βασίζεται σε μια ηλεκτροχημική διαδικασία για την εναπόθεση επιστρώσεων βολφραμίου. Αυτή η τεχνική επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο του πάχους και της ομοιομορφίας της επικάλυψης, βελτιώνοντας ενδεχομένως την απόδοση, μειώνοντας παράλληλα τη χρήση υλικών και το κόστος παραγωγής.
Καθώς το παγκόσμιο ενδιαφέρον για τη βιώσιμη ενέργεια εντείνεται, καινοτομίες όπως οι ηλεκτροχημικά εναποτιθέμενες επιστρώσεις βολφραμίου φέρνουν την ενέργεια σύντηξης πιο κοντά στην πραγματικότητα. Αντιμετωπίζοντας τόσο τους περιορισμούς των υλικών όσο και τους οικονομικούς περιορισμούς, αυτή η σημαντική ανακάλυψη αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της μετατροπής της σύντηξης σε μια βιώσιμη και κλιμακούμενη ενεργειακή λύση για το μέλλον.
Η παγκόσμια ζήτηση για καθαρή ενέργεια αυξάνει
Καθώς η παγκόσμια ζήτηση για καθαρή και βιώσιμη ενέργεια συνεχίζει να αυξάνεται, η πυρηνική σύντηξη θεωρείται ευρέως ως μια από τις πιο πολλά υποσχόμενες μακροπρόθεσμες λύσεις. Σε αντίθεση με τη συμβατική πυρηνική ενέργεια, η σύντηξη παράγει ελάχιστα ραδιενεργά απόβλητα και ενέχει πολύ χαμηλότερο κίνδυνο καταστροφικής βλάβης. Ωστόσο, η μετατροπή της σύντηξης σε μια πρακτική πηγή ενέργειας απαιτεί την υπερνίκηση σημαντικών μηχανικών προκλήσεων - ειδικά όταν πρόκειται για υλικά που μπορούν να επιβιώσουν στο ακραίο περιβάλλον μέσα σε έναν αντιδραστήρα.
Σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης, το υπερθερμασμένο πλάσμα - που φτάνει σε θερμοκρασίες υψηλότερες από τον πυρήνα του ήλιου - περιορίζεται μέσα σε έναν θάλαμο χρησιμοποιώντας ισχυρά μαγνητικά πεδία. Αν και το πλάσμα δεν αγγίζει άμεσα τα τοιχώματα του αντιδραστήρα υπό ιδανικές συνθήκες, η έντονη θερμότητα και τα σωματίδια υψηλής ενέργειας εξακολουθούν να επηρεάζουν τις εσωτερικές επιφάνειες.
www.worldenergynews.gr
