對于所謂的“貴族”氣體,氦氣一直是使聚變能實用化的最大障礙之一。氦已經腐蝕了曾經用來制造反應室的每一種材料——或者直到最近發現仍然受到氦腐蝕的納米復合材料,但它似乎很好地引導了損壞,以至于聚變能可能是更接近成為一種實用的能源選擇。
恒星本質上是聚變反應堆。在恒星內部,成對的質子碰撞在一起并融合成氘(氫的兩種形式之一)。當它們融合時,它們會發射一個正電子和一個中微子。正電子遇到電子,兩者相互湮滅,產生伽馬射線,這是太陽光的最終來源。同時,雜散的質子與氘原子碰撞,形成氦(He)。
氦與其他稀有氣體一樣,是無色、無味和惰性的。它沒有毒性,也不是溫室氣體。這通常會使它成為一種完全無害的副產品。但氦氣也非常輕,正因為如此,它往往會潛入并穿過大多數其他材料。這對恒星沒有任何影響,但當科學家在反應堆內進行聚變時,這是一個重大問題。
在聚變反應堆中,氦氣泡進入安全殼壁,積聚成氣泡,最終從材料中滲出,最終在外壁上產生水泡,通常會破壞材料的結構完整性。研究人員將核聚變系統中的影響描述為“毀滅性的”。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員嘗試了不同的處理技術,試圖找到一些可能不受氦腐蝕的材料組合。基于之前實驗中不同材料的反應,研究人員決定嘗試一種釩銅釩夾層納米層。他們對可能發生的事情有一些期望,但對結果感到驚訝。
研究人員在他們的論文中報告說:“與其在保持等軸狀態的同時不斷膨脹,[氦] 沉淀物被限制在納米層內,自發地聚結成細長的、充滿 He 的通道。 ” (順便說一句,我們不得不承認我們必須查找“等軸”。這意味著在所有方向上具有大致相等的尺寸。不客氣。)
事實證明,氦氣自然地鉆出最終成為通風口的結構化通道。就這樣,腐蝕仍然發生,但以一種出乎意料的可控方式阻止了進一步的腐蝕。研究人員自豪地宣布,這是一種新的氦沉淀物。
研究人員解釋說,這種行為“是由于金屬層內的沉淀物的限制,以及與該層結合的異相界面上界面能的不均勻、位置相關的分布。”
實際上,它表明有可能最終建造不會快速分解的聚變發電機。
你知道氦是唯一不能通過降低溫度來固化的液體,對吧?
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