NEURONE (Neutron Irradiation of Advanced Steels) är ett samarbete värt 12 miljoner brittiska pund (15 miljoner amerikanska dollar) mellan UKAEA:s materialavdelning och akademiska samt industriella partners i Storbritannien och internationellt. Projektet ger tillgång till neutronbestrålningsanläggningar. Akademiska partners inkluderar universitet som Swansea, Sheffield, Birmingham, Imperial College London, Manchester, Bristol, Strathclyde Glasgow och Oxford.
Två industripartnerorganisationer, Materials Processing Institute (MPI) och Sheffield Forgemasters, deltar tillsammans med Australian Nuclear Science and Technology Organisation.
Konsortiet etablerades i april 2023 för att forska om, testa och utveckla stål som kan fungera vid högre temperaturer än konventionella alternativ. Detta syftar till att maximera kapaciteten hos fusionsmaskiner att utvinna värme, som används för att driva turbiner och producera elektricitet, vilket i sin tur förbättrar den totala effektiviteten hos fusionskraftverk.
Forskning och utveckling av fusionsenergi
UKAEA – Storbritanniens nationella organisation för forskning och utveckling av fusionsenergi – har nu tillkännagett att konsortiet framgångsrikt producerat fusionsklassat ferritiskt-martensitiskt stål med reducerad aktivering (RAFM) i industriell skala. Detta har gjorts med en sju ton tung ljusbågsugn vid Materials Processing Institute i Middlesbrough.
– En av de största utmaningarna för att leverera fusionsenergi är att utveckla strukturella material som kan tåla de extrema temperaturerna (upp till minst 650 grader Celsius) och höga neutronbelastningar som framtida fusionskraftverk kräver, säger David Bowden, gruppledare för materialvetenskap och teknik vid UKAEA och programledare för NEURONE.
Materialens roll i extrema miljöer
De höga temperaturerna och strålningsnivåerna som orsakas av neutronbelastningar är en direkt följd av fusionreaktionen. Strukturella material spelar därför en viktig roll för att bibehålla fusionskraftverkets integritet under dessa förhållanden.
Enligt UKAEA har ljusbågsugnens teknik, med förbättrade renings- och termomekaniska processer, potentialen att dramatiskt sänka produktionskostnaderna med upp till tio gånger jämfört med konventionella RAFM-material. Detta genom att använda befintlig och lätt skalbar infrastruktur i leveranskedjan.
Materials Processing Institute ledde de försök som gjorde det möjligt att tillverka, testa och analysera specialiserade högtemperaturstål. Försöken började i laboratorieskala och utökades sedan till industriell skala i deras ljusbågsugn.
– Som det enda brittiska forskningscentret för stål som kan producera RAFM-stål i denna skala är detta ett banbrytande ögonblick för forskning och utveckling av fusionsenergi, säger Richard Birley, projektledare för NEURONE vid Materials Processing Institute. – Produktionen av 5,5 ton fusionsklassat RAFM-stål lägger grunden för kostnadseffektiv tillverkning av dessa typer av stål för framtida kommersiella fusionsprogram.
Framtidens stål och deras tillämpningar
NEURONE planerar att utveckla avancerade varianter av RAFM-stål som kan fungera vid upp till 650 grader Celsius – ett ambitiöst mål med tanke på fasta materials fysik under bestrålning. Utvecklingen av dessa typer av stål kan även gynna andra industrier som kräver högtemperaturstål med hög hållfasthet, såsom kärnkraftsindustrin eller petrokemisk produktion.
Programmet syftar också till att ta fram en optimerad avancerad RAFM-legering som produceras i liknande industriell skala som den bästa europeiska utvecklingsvarianten av fusionsstål (EUROFER 97).
NEURONE-projektet förväntas pågå till mars 2028.
Källa: Nuclear World News