Zespołowi badawczemu związanemu z Los Alamos National Laboratory w Nowym Meksyku w USA udało się opracować stop, charakteryzujący się wyjątkową wytrzymałością na ekstremalne warunki. Pierwsze testy wykazały, że materiał jest wyjątkowo odporny na silne promieniowanie i ekstremalnie wysokie temperatury i w obu sytuacjach wykazuje się znaczną stabilnością. Stop stworzono na bazie wolframu, który jest pierwiastkiem charakteryzującym się znaczną twardością, gęstością i wytrzymałością na bardzo wysokie temperatury.
Wyjątkowy stop popchnie rozwój czystej energii termojądrowej?
Naukowcy uważają, że nowy stop znajdzie swoje zastosowanie w reaktorach termonuklearnych, które wykorzystuje się obecnie do badań nad kontrolowaną fuzją jądrową. Reaktor zdolny pozyskiwać energię z kontrolowanego zjawiska syntezy termojądrowej to święty Graal dla fizyków zajmujących się tematem. Wszystko z powodu kosmicznych wręcz warunków, jakie konieczne są do utrzymania takiej reakcji. Proces wymaga temperatury kilkudziesięciu lub kilkuset milionów stopni Celsjusza - obecnie w reaktorze materiały pracują w warunkach ogromnego ciśnienia i promieniowania. To warunki porównywalne z tymi, jakie panują w jądrach gwiazd, takich jak Słońce (które, nawiasem mówiąc, wykorzystują zjawisko fuzji jądrowej do produkcji światła i ciepła). Do budowy reaktorów potrzebne są zatem wyjątkowo odporne materiały, bo obecnie używane stopy wolframowe narażone na kontakt z plazmą mają krótką żywotność.
Nowy materiał - jak piszą naukowcy - jest stopem o wysokiej entropii, czyli składającym się z pięciu lub więcej czystych pierwiastków. Tym głównym jest oczywiście wspomniany już wolfram. Innym, użytym w mniejszych ilościach jest hafn, który wybrano ze względu na świetne wyniki uzyskane w symulacjach. Taki, a nie inny dobór pierwiastków w odpowiednich proporcjach sprawił, że badaczom udało się stworzyć najbardziej odporny materiał, jaki kiedykolwiek testowano. Jak mówi Osman El Atwani z Los Alamos National Laboratory, który przewodził badaniom, stop wykazuje się dużą zgodnością między etapem modelowania i fazą eksperymentów, co sprawia, że jest on świetnym krokiem do opracowania jeszcze bardziej wytrzymałych materiałów, których istnienie jest niezbędne, aby pozyskiwanie energii z kontrolowanej fuzji termojądrowej stało się niezawodne, opłacalne, ekonomicznie przewidywalne i atrakcyjne dla inwestorów.
Naukowcy od lat pracują nad kontrolowaną fuzją jądrową, która będzie przynosiła czysty zysk energetyczny, ale przełom nastąpił dopiero pod koniec ubiegłego roku. W grudniu 2022 badacze z USA i Wielkiej Brytanii po raz pierwszy w historii uzyskali nadwyżkę energii w procesie fuzji jądrowej (czyli pozyskano więcej energii, niż włożono w jej wyprodukowanie). Oczywiście na razie ilość tej energii była niewielka, ale eksperyment pokazał, iż wytwarzanie energii z takich reakcji na Ziemi faktycznie jest możliwe. Te i inne badania dają nadzieję, że za kilka lat lub dekad będziemy w stanie produkować zupełnie czystą, bezpieczną energię elektryczną w bardzo przewidywany sposób.
