In einem bedeutenden Fortschritt für die Fusionsenergie haben russische Wissenschaftler eine bahnbrechende Technologie zur Herstellung von Materialien entwickelt, die für thermonukleare Reaktoren unerlässlich sind. Durch den Einsatz von 3D-Druck haben Forscher der Nationalen Universität für Wissenschaft und Technologie NITU MISiS und des DV Efremov Instituts für Elektrophysikalische Apparate einen Verbundwerkstoff aus Kupfer und Wolfram entwickelt, der eine der drängendsten Herausforderungen in der Entwicklung von Fusionskraftwerken angeht.
Am 30. Januar 2025 stellte das Team seine hybride Methodik vor, die additive Fertigung mit traditionellen Techniken kombiniert, um einen bimetaallischen Verbundstoff zu schaffen. Diese Innovation verspricht, die Haltbarkeit und Leistung von Komponenten zu verbessern, die extremen Bedingungen, einschließlich hoher Temperaturen und der Exposition gegenüber Wasserstoffisotopen, ausgesetzt sind.
Stanislav Chernysheikhin, Leiter des Labors für Katalyse und Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen an der NITU MISiS, betonte die praktischen Implikationen dieser Forschung. Er stellte fest, dass selektives Laserschmelzen, eine beliebte Methode in der metallischen additiven Produktion, die Synthese komplexer Teile mit hoher Präzision ermöglicht. Die Herausforderung der Verarbeitung von Wolfram, bekannt für seinen hohen Schmelzpunkt und seine Sprödigkeit, wurde durch diesen neuen Ansatz angegangen.
Der resultierende Verbundstoff weist eine relative Dichte von 96,7 % auf, was seine mechanischen Eigenschaften erheblich verbessert. Chernysheikhin erklärte, dass die Methode die Erstellung von Teilen mit maßgeschneiderten geometrischen Strukturen ermöglicht, wodurch ihre Anpassungsfähigkeit für spezifische Anwendungen verbessert wird. Zukünftige Pläne beinhalten die Herstellung von Modellen von plasma-exponierten Komponenten, die rigorosen Tests unterzogen werden, die die Betriebsbedingungen in thermonuklearen Anlagen simulieren.
Yuri Gasparyan, kommissarischer Leiter der Abteilung für Plasmaphysik an der Nationalen Forschungsuniversität für Nuklearwissenschaft MEPhI, hob den kritischen Bedarf an zuverlässigen Beschichtungsmaterialien in Fusionsreaktoren hervor. Das neue Verbundmaterial, das vom NITU MISiS-Team entwickelt wurde, könnte potenziell die Vorteile von Wolfram und Kupfer kombinieren und damit Probleme im Zusammenhang mit der Integrität von Materialien unter extremen Bedingungen angehen.
Obwohl diese Technologie einen bedeutenden Schritt nach vorn darstellt, warnen Experten, dass praktische Anwendungen in der Fusionsenergie möglicherweise noch Jahrzehnte entfernt sind. Alexei Belogoryev, Leiter der analytischen Abteilung für den Brennstoff- und Energiesektor am Institut für Energiestrategie, stellte fest, dass die wirtschaftliche Rentabilität der Fusionsenergie unsicher bleibt und weitere Entwicklungen erfordert.
Die Implikationen dieser Forschung gehen über die Energieproduktion hinaus, da Fortschritte in der Fusions technologie eine entscheidende Rolle in der zukünftigen Raumfahrt spielen könnten, was sie zu einem globalen Interessensgebiet macht.