اقدام به توسعه و تولید مواد افزودنی برای راکتور‌های فیوژن

به گزارش مجله خبری نگار،یکی از دانشجویان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) برای ساخت راکتور‌های فیوژن، به سراغ کامپوزیت‌های فلزی و سرامیک چاپ‌شده سه‌بعدی رفته است. این مواد با کارایی فوق‌العاده بالا برای بسیاری از بخش‌های صنعتی مهم هستند.
به گفته الکساندر اوبراین، دانشجوی دکتر MIT، در تلاش است تا از طریق تحقیقات در مورد تولید افزودنی‌ها برای کامپوزیت‌های فلزی و سرامیکی، نسل بعدی دستگاه‌های فیوژن را ارائه دهد.

تحقیقات فعلی اوبراین در بخش علوم هسته‌ای و مهندسی هسته‌ای (NSE) موسسه فناوری ماساچوست است که اقدام به توسعه و تولید مواد افزودنی برای راکتور‌های فیوژن کرده است که این کار از طریق بهره‌گیری از نانوذرات سرامیکی انجام می‌شود. او با استفاده از افزودنی، نانوذرات سرامیکی را در محل دقیقی در بدنه راکتور قرار داده است که این کار با استفاده از روش‌های مرسوم امکان‌پذیر نیست.

کاشتینه‌های ماتریس سرامیکی برای آینده صنایع پیشرفته از جمله حمل و نقل هوایی و فضا در نظر گرفته می‌شوند. دو شرکت Safran و GE Aviation به‌طور قابل توجهی برای قطعات موتور جت روی این کامپوزیت‌ها سرمایه‌گذاری کرده‌اند.

به گفته اوبراین، «طراحی دستگاه‌های فیوژن جدید به جایی رسیده است که مشخص شده، مواد فعلی پاسخگوی نیاز ما نیست و این مواد در دما و سطح تابش بالا چندان مقاوم نیستند. تولید افزودنی یکی از راهکار‌های پیشنهادی برای تولید نسل جدید این راکتور‌ها است.»

فلزات و سرامیک به خودی خود ممکن است امکان تحمل درجه حرارت بالا را نداشته باشند، اگرچه چنین کامپوزیت‌های ماتریس فلزی ده‌ها سال است که وجود دارند، اما آن‌ها برای استفاده در راکتور‌ها غیر عملی بوده‌اند، زیرا محدودیت‌هایی در تولید این راکتور‌ها وجود دارد.

وقتی سعی می‌کنید نانوذرات سرامیکی را در استخر مذاب فلز قرار دهید، آن‌ها به هر جهت که می‌خواهند می‌روند. اوبراین می‌گوید: «چاپ سه‌بعدی، اما می‌تواند ماجرا را تغییر دهد، تا جایی که اگر بخواهید این نانوذرات را در مناطق بسیار خاص قرار دهید، توانایی انجام این کار را دارید.»

نتایج کار اوبراین در دوره دکتری، منجر به فناوری شد که با استفاده از آن می‌توان یک کامپوزیت ماتریس فلزی تولید کرد که برای دستگاه‌های فیوژن ایده‌آل است.

کار اوبراین بر روی سوپر آلیاژ‌های نیکل مانند Inconel ۷۱۸ متمرکز است، که ساختار‌های بسیار قوی هستند، زیرا می‌توانند ضمن حفظ استحکام، در برابر دمای عملیاتی بالا نیز مقاومت داشته باشند.