Qua quá trình thử nghiệm và sai sót, thời gian và thời gian xử lý nhiệt để nung nóng và làm nguội đến nhiệt độ cao trong lò, chúng tôi đã phát triển một loại vật liệu đáp ứng các yêu cầu cao.
Sản xuất điện từ nhiệt hạch hạt nhân được coi là "công nghệ mơ ước" trong việc hiện thực hóa quá trình khử cacbon, là chủ đề chính của SDGs (Các Mục tiêu Phát triển Bền vững). Nó là một phương pháp tạo ra điện tương tự như cách mặt trời đốt cháy, và nếu nó được thực hiện, một lượng lớn năng lượng có thể thu được từ một lượng nhỏ nhiên liệu. Nhưng nhiệt độ của lò phản ứng nhiệt hạch vượt quá 100 triệu độ C. Các doanh nghiệp vừa và nhỏ Nhật Bản đang thách thức những rào cản công nghệ mà nhân loại vẫn chưa vượt qua được, chẳng hạn như làm mát và xả nhiệt độ cực cao.
Đun nóng vật liệu được sử dụng làm ống làm mát bằng hợp kim đồng đến gần 1000 độ và làm mát bằng nước
Nhà máy xử lý nhiệt của Tập đoàn Yamato Gokin đặt tại Miyoshi, tỉnh Saitama. Vừa xem lò vừa tắm hơi nóng, một công nhân lấy ra một viên hình ống. Nó có màu đỏ rực. Người ta nói rằng nó nóng lên đến gần 1000 độ. Khi bạn chuyển nó sang hồ bơi bên cạnh, nó sẽ nguội đi đồng thời tỏa ra hơi nước.
Ống được làm bằng hợp kim đồng kết hợp đồng, zirconium và crom. Nó sẽ là đường ống làm mát được sử dụng cho lò phản ứng sản xuất điện nhiệt hạch hạt nhân trong lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạch quốc tế "ITER", đang được xây dựng ở Pháp. Việc xây dựng ITER sẽ bắt đầu nghiêm túc vào năm 2020 và các bộ phận cũng như các hạng mục khác đang được đưa vào lần lượt. Nó nhằm mục đích bắt đầu hoạt động toàn diện bằng nhiên liệu thực vào năm 2035.
Toàn cảnh lò phản ứng tổng hợp hạt nhân ITER đang được xây dựng ở miền Nam nước Pháp. Mùa xuân 2022 (Được sự cho phép của Tổ chức ITER)
Phát điện nhiệt hạch hạt nhân là phương pháp thu năng lượng điện từ một lượng lớn năng lượng sinh ra từ hiện tượng phản ứng tổng hợp hạt nhân liên tục xảy ra trong mặt trời. Một loại hydro được đốt nóng đến nhiệt độ cực cao, và hạt nhân của các nguyên tử đó va chạm với nhau ở tốc độ cao.
Nếu công nghệ được thành lập và đưa vào sử dụng thực tế, sẽ có thể thu được năng lượng đốt cháy tương đương 8 tấn dầu với chỉ 1 gam nhiên liệu. Về mặt lý thuyết, không có carbon dioxide (CO2) được thải ra trong quá trình phát điện. Không giống như năng lượng tái tạo, có sản lượng không ổn định, nó cũng có lợi thế là có thể thu được năng lượng một cách ổn định.
Sản xuất điện hạt nhân hiện nay sử dụng uranium, nặng hơn nhiều so với hydro, để bắt đầu phản ứng phân hạch hạt nhân. Rất khó xử lý vì phải cách ly bán vĩnh viễn chất thải phóng xạ. Vì phản ứng tổng hợp hạt nhân sử dụng một dạng hydro nhẹ nên nguy cơ xảy ra tai nạn là tương đối thấp. Có nhiều phong trào tích cực ở Vương quốc Anh, Hoa Kỳ và các quốc gia khác nhằm đưa việc sản xuất điện nhiệt hạch hạt nhân vào sử dụng thực tế, và đầu tư mạo hiểm ở Hoa Kỳ đang thu thập vốn.
Hình ảnh nội thất của ITER
Có những rào cản cao trong việc thực hiện. Bên trong lò phản ứng tổng hợp hạt nhân được cho là đạt nhiệt độ cực cao 150 triệu độ C. Cần phải có các bộ phận có thể tiếp tục hoạt động ngay cả trong môi trường khắc nghiệt. Một cơ chế để xả chính xác helium và bụi hạt, là các tạp chất, cũng rất cần thiết.
Một bộ phận quan trọng thực hiện chức năng này được gọi là bộ tách sóng. Các đường ống làm mát của Daiwa Alloy sẽ là một phần của việc này, giúp làm mát và thải khí Heli và các chất khác. Nếu không có điều này, các vật liệu bên trong lò phản ứng sẽ không thể chịu được nhiệt độ cao và phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ không diễn ra ổn định.
Năm 2006, một đại diện của Viện Khoa học và Công nghệ Lượng tử và Phóng xạ Quốc gia (QST), phụ trách phát triển bộ phân kỳ, đã đến thăm Yamato Gokin. Được thành lập cách đây hơn 80 năm, công ty là một công ty vừa và nhỏ được thành lập lâu đời chuyên về hợp kim đồng, được sử dụng rộng rãi trong mọi thứ từ chân máy bay đến ngư cụ. Người phụ trách đã yêu cầu một mẫu thử nghiệm của một đường ống đóng vai trò như một đường ống làm mát. Công ty đã nhanh chóng chế tạo nó, nhưng phản ứng của QST đối với nguyên mẫu đầu tiên mà nó giao không được tích cực.
Sau khi giao hàng, các đường ống được gia nhiệt đến vài trăm độ để xử lý thêm. Các tinh thể hình thành trên bề mặt của đường ống thông qua quá trình sưởi ấm và làm mát. Điều này phải tốt và đồng đều, nhưng độ chính xác bị suy giảm sau khi nó được xử lý sau khi giao hàng.
Daiwa Gokin tập trung bí quyết của mình chuyên về hợp kim đồng, và khi nó được chuyển giao lần đầu tiên, nó có kích thước hạt rất mịn từ 10 micron trở xuống. Ông Itsuo Eguchi, người phụ trách phát triển, nghĩ: `` Đây là một yêu cầu rất nghiêm ngặt mà bạn phải xem xét việc xử lý sau giao hàng. '' Trong lúc bối rối, tôi lần lượt tìm kiếm thời gian làm nóng và thời gian làm mát.
Làm mát đường ống trong sản xuất. Sau khi đun đến gần 1000 độ, sờ tay vào thấy nguội ngay sau khi ngâm trong nước một thời gian nhất định.
Lúc đầu, các tinh thể thưa thớt và tôi gặp khó khăn. Trong sáu đến tám năm, khi làm việc trên các bộ phận cho các dự án lớn khác như F-1 và ô tô động cơ tuyến tính, tôi tiếp tục khám phá các giải pháp nhỏ. Từ khoảng năm 2010, anh ta dần nắm được các mánh khóe và tìm ra con đường để chịu khó xử lý sau giao hàng.
Phương pháp gia nhiệt đã được cải tiến hơn nữa để sản xuất hàng loạt và vào năm 2016, nó đã vượt qua kỳ kiểm tra QST. QST tôi yêu cầu cũng hồi hộp chờ báo cáo. Điều này là do ông nghĩ, "Nếu chúng tôi không thể làm được ở đây, thì không có công ty nào khác có thể làm được." Sau khi bị một nhà sản xuất lớn từ chối, anh ấy đã nhờ Yamato Gokin giới thiệu.
Mặc dù các tiêu chuẩn yêu cầu rất nghiêm ngặt và chi phí phát triển không thể đoán trước, nhưng khối lượng giao hàng không lớn. "Ngay cả khi bạn nhìn khắp thế giới, bạn sẽ không tìm thấy công ty nào có thể sản xuất các bộ phận bằng hợp kim đồng có thể sớm chứng minh được hiệu suất này." (QST)
Gần một thập kỷ phát triển "nhỏ" đã mang đến cho Yamato Gokin một cơ hội bất ngờ để mở rộng sự hiện diện của mình trên toàn cầu.
Vật liệu tấm hợp kim đồng được sử dụng trong lò phản ứng thử nghiệm năng lượng nhiệt hạch hạt nhân "ITER". Được chọn trong một cuộc thi cho các bộ phận quan trọng do Châu Âu dẫn đầu
Đầu tháng chín. Khi tôi chứng kiến một cuộc họp trực tuyến giữa các tổ chức Châu Âu và Daiwa Alloy, họ đang có một cuộc họp để xác nhận tình trạng vận chuyển và kiểm tra thành phẩm. Những gì chúng ta đang thảo luận không phải là một cái ống, mà là một tấm rắn dày 5 cm. Ngay sau khi nó vượt qua cuộc kiểm tra, chúng tôi xác nhận rằng chúng tôi muốn mua hàng hóa đường biển và vận chuyển nó đến châu Âu sớm nhất vào cuối năm nay.
Vào khoảng thời gian đường ống sắp được phát triển, Chủ tịch Yamato Gokin, Genjiro Hagino và những người khác đã tham gia một cuộc thi cho "Bảng tường đầu tiên", sẽ là bức tường bên trong của lò mà Châu Âu phụ trách tại ITER. Công ty đã thắng trong cuộc đấu giá trước các đối thủ cạnh tranh ở Châu Âu và các nước khác, và được chọn.
Bức tường bên trong có liên quan đến sự thành công của phản ứng tổng hợp hạt nhân. Làm mát cũng đóng một vai trò quan trọng ở đây. Vật liệu tấm làm từ Daiwa Alloy sẽ giúp làm mát bên trong tường. Một người phụ trách cơ quan châu Âu cho biết, "Rủi ro kỹ thuật đã giảm khi có thêm Daiwa Gokin."
Sử dụng ánh sáng để xác nhận rằng không có vấn đề gì với bên trong các bộ phận được sử dụng làm đường ống làm mát
Tổng thống Hagino nhớ lại, "Nếu chúng tôi không phát triển các bộ phận cho sản xuất điện nhiệt hạch hạt nhân, chúng tôi đã không thể tham gia đấu trường cạnh tranh." Tổng thống Hagino đã tiếp quản quyền lực từ cha mình vài năm trước. "Nếu bạn có sức mạnh để thách thức giấc mơ phát điện thế hệ tiếp theo, thì nhiệm vụ của bạn là hoàn thành sứ mệnh của mình."
Tận dụng lợi thế của việc cung cấp vật liệu tấm, chúng tôi bắt đầu thách thức việc phát triển các kênh bán hàng trong các lĩnh vực khác hỗ trợ môi trường toàn cầu, chẳng hạn như các bộ phận cho xe lửa ở châu Âu. Ngoài ra còn có kế hoạch gửi nhân viên đến Bồ Đào Nha làm cơ sở cho toàn bộ châu Âu. Nhiều sản phẩm là thị trường thích hợp, nhưng các nhân viên nói, `` Tôi cảm thấy có trách nhiệm với xã hội, mặc dù người tiêu dùng không thể nhìn thấy nó. '' Ngay cả khi công ty nhỏ, sức mạnh của tinh thần hỗ trợ ngành sẽ là động lực thúc đẩy các SDG.
