آیا "خورشید مصنوعی" عرضه جهانی تنگستن را خواهد بلعید؟

وقتی در مورد همجوشی هسته ای ("خورشید مصنوعی") صحبت می کنیم، اغلب بر پلاسمای معلق در خلاء تمرکز می کنیم. اما قهرمان ناشناس واقعی در انتهای رآکتور است:منحرف کننده. این به عنوان "لوله اگزوز" راکتور عمل می کند و مواد زرهی انتخابی آن استتنگستن (W).

چرا تنگستن دروازه بان نهایی برای انرژی همجوشی است؟

• مقاومت در برابر حرارت شدید: دایورتور با شارهای حرارتی حالت پایدار 10-20 مگاوات بر متر مربع مواجه می شود که در طول اختلالات پلاسما به بیش از 1 گیگاوات بر متر مربع می رسد (برای زمینه، ورود مجدد شاتل فضایی تنها 0.5 مگاوات بر متر مربع است). نقطه ذوب بی نظیر تنگستن 3422 درجه سانتیگراد ضروری است.
• آستانه کندوپاش بالا: برخلاف مواد کربنی (~30 eV)، وزن اتمی عظیم تنگستن به آن آستانه کندوپاش ~200 eV می دهد، به این معنی که یون های پر انرژی به سختی می توانند فرورفتگی ایجاد کنند.
• احتباس تریتیوم بسیار کم: کربن تا 10 درصد تریتیوم گرانبها و رادیواکتیو را جذب می کند. میزان نگهداری تنگستن خالص کمتر از 0.1٪ است که هم کارایی و هم ایمنی را تضمین می کند.

اما واقعیت تکان دهنده اینجاست:

در حالی که راکتور آزمایشی ITER از 20 تا 30 تن تنگستن برای انحراف خود استفاده می کند، تجاری سازی همه چیز را تغییر خواهد داد. تحت بمباران مداوم نوترونی با قدرت بالا، تنگستن به یک "مواد مصرفی با فرکانس بالا" تبدیل می شود. در طول یک چرخه عمر 40 ساله، یک راکتور همجوشی تجاری 2000 مگاواتی می تواند مصرف کند:

• ~ 9500 تن (توکامک معمولی)
• تا 29000 تن (توکامک کروی فشرده)

برای چشم انداز، کل تولید جهانی تنگستن در سال 2024 تنها بود81000 تن.همجوشی هسته ای به تنهایی می تواند ظرفیت کل جهان را ببلعد!

آیا می توانیم آن را بازیافت کنیم؟

این یک چالش بی سابقه است. بمباران نوترونی باعث تغییر شکل می شود و تنگستن را به رنیم (Re) و اوسمیوم (Os) تبدیل می کند، در حالی که حباب های هلیوم باعث شکنندگی شدید می شوند. بازیافت فیزیکی غیرممکن است. تنها راه خروج بسیار پیچیده "هیدرومتالورژی رادیواکتیو + متالورژی پودر شدید" است.

راه رسیدن به انرژی پاک بی حد و حصر فقط مربوط به فیزیک پلاسما نیست. این یک نبرد عمیق از مواد پیشرفته است.

#همجوشی هسته ای #تنگستن #مواد پیشرفته #انرژی پاک #متالورژی پودر #مهندسی #آینده فناوری #زنجیره تامین