学問・雑学

【エネルギー】核融合発電の最大の障壁「ヘリウムバブルによる金属脆化」を解決する構造が初めて発見される

投稿日:

1: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 13:24:44.54 ID:CAP_USER
次世代のエネルギー源として研究が進められている核融合の技術をまた一歩前に進める発見がもたらされています。
アメリカのテキサスA&M大学が中心になって行われた研究からは、
核融合発電技術の大きな障害になっていた金属素材が脆(もろ)くなってしまう問題「ヘリウムバブルによる金属脆化」に対する高い耐性を持つ構造が発見されました。

Self-organization of helium precipitates into elongated channels within metal nanolayers | Science Advances
http://advances.sciencemag.org/content/3/11/eaao2710

Channeling helium: Researchers take next step toward fusion energy | 10 | 11 | 2017 | News & Events | College of Engineering
http://engineering.tamu.edu/news/2017/11/10/channeling-helium-researchers-take-next-step-toward-fusion-energy

A Helium-Resistant Material Could Usher in the Age of Nuclear Fusion
https://futurism.com/helium-resistant-material-usher-nuclear-fusion/

核融合発電では、水素やヘリウムなど軽い原子が衝突して融合する際に生じる非常に大きなエネルギーをもとに発電が行われます。
原子核が融合する際に強い放射線が放出されますが、反応が止まると原理的には放射線の放出はゼロになります。
そのため、原子力発電におけるプルトニウムのような一次的な核廃棄物が生じないため、
核融合発電は「夢のエネルギー源」ともいわれています。

そんな核融合発電の妨げになっている要因の一つが、ヘリウムバブルによる金属脆化の問題です。
これは、水素原子の核融合反応の際に生じる副産物であるヘリウムが、
金属の表面に近い部分に微細な泡「ヘリウムバブル」を発生させることで金属をまるでスポンジのような状態、
さらには毛羽だった繊維のような状態にしてしまうというもので、最終的には金属を非常に脆い状態にしてしまいます。
そのため、高い圧力に耐える性能が必要な反応炉に使える金属や、その構造の開発が課題とされています。

続く
続き

今回「金属脆化」をクリアするブレークスルーとなる発見をしたのは、
テキサスA&M大学とロスアラモス国立研究所による研究チームです。
研究チームは金属脆化問題を解決するために、新しい構造によるヘリウムバブル生成の変化を調査。
すると、ナノレベルで生成された金属の層を設けておくと、発生したヘリウムバブルが次々とつながり、
トンネル状に「自己成長」するという現象が生じることが発見されました。
その様子はまるで生き物の血管のようにも見えるもので、
テキサスA&M大学のMichael Demkowicz教授は「私たちは目にしたものに圧倒されました。
そのナノサイズの構造物にヘリウムをどんどんと与えると、従来のように金属素材を破壊することはなく、
代わりに生じたトンネルが次々とつながり血管のような構造を作ったのです」と語っています。


その成長を図示したのが以下の図。帯状の部位にヘリウムバブルが生じ(B)、
徐々に線状にバブルが成長し(C)、最終的にはつながることで管のような構造を形成する(D)という現象が確認されています。
no title


Demkowicz氏によると、この成果をもとにまず考えられるのが、ヘリウムを外部に逃がすことができる構造体の形成だとのこと。
これまでの素材はヘリウムを内部に留めることを主眼としていましたが、
生じたトンネルの中にヘリウムを通すことで外部へと放出するというソリューションが考えられるとのこと。

さらに、その後は生じたトンネルの中に熱や電気、または特定の化学物質を送り込むことで、素材が「自己回復」する仕組みも考えられるとのこと。
つまり、生物の血管のような仕組みが金属の中に構成されるという、画期的な技術の確立が期待されています。

no title


GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20171120-helium-resistant-material/

3: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 13:27:34.97 ID:xufUeGax
なるほど
わからん

6: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 13:42:20.15 ID:9+yTIIVn
コレは凄すぎて分からない。だいたいわかる奴など5chなど見ない。

7: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 13:43:42.01 ID:/tPnj+gS
要するに、

11: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 13:50:48.03 ID:4kULhD7q
何で水素核融合に拘るのかわからん

17: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 14:26:54.33 ID:qNs0qrPZ
>>11
一番軽い元素である水素核融合でさえ、原爆並みの熱量と圧力を必要とする。

12: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 13:57:28.66 ID:unEnJR4D
核融合炉はヘリウムのオナラをする

と言うことか?

13: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 14:00:14.17 ID:pizDdHZp
悪さをする泡を繋いで泡じゃなくすだけだよ

16: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 14:12:26.87 ID:atdaQknx
"脆化"が読めなかった

そのま ”ぜいか” でいいのね

18: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 14:42:40.27 ID:67hlPzqE
大量に出る中性子のコントロールは無理。広い敷地のある大国ほど有利。

19: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 15:06:33.29 ID:OtxUCABn
映画のデロリアンは丈夫なんだな。あれ初期のやつは雷のプラズマで高温高圧環境
つくったけど、後期のやつはバナナの皮で核融合反応の環境つくってた。
おれのイメージだと一人一人がGショックみたいな携帯までいく頃にタイムマシンも
可能になるんじゃねと勝手に思ってる。

20: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 15:11:00.47 ID:x9Npls6Z
金属脆化とは、サビ、備長炭を指す
単に中性子を貰い、電子抜けの状態

21: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 15:16:50.98 ID:x9Npls6Z
要するに、禿げるのだから、毛を育毛すれば良いんだよw
毛=電子

電子抜けするのなら、電圧を加えるのか、磁力で補えば良いんだよ
簡単だろ
既に答えなんぞ出ているんだから

22: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 15:17:33.91 ID:Se2/34Ag
核融合するとお釜の中でヘリウムの泡が出ます。
この泡がお釜を傷付けてしまうのが問題でした。
そこでお釜の表面にコーティングをしたところ、ちょっと泡を運動を制御できました。
たいへんにお目出度いことです。

24: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 18:37:00.60 ID:tomLUgCp
中性子を浴び続けた炉壁が中身がスカスカになってもろいブランケットになることだろ

25: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:02:16.88 ID:nH2QioX+
ヘリウム脆化が消えても
放射線脆化が消えるとは思えない

26: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:07:39.01 ID:tomLUgCp
交換頻度が減るから放射性廃棄物の量が減るので意味がある

27: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:09:20.82 ID:tomLUgCp
あーヘリウム脆化以外にも放射線脆化があるってことか
ごめんあるだろう

28: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:24:12.05 ID:lJRsxhKa
>>27
放射線よりも中性子線の方がヤバいって
山下達郎を金髪にしたような物理学者が言っていたw

29: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:26:06.64 ID:CGH48ErW
マイクロポアより小さなヘリウムのポアで格子欠陥を作るから材料の脆化だったんだろうけど,
それが集合してポアでなくボイドを作っちゃうって構造強度がガタ落ちになるだろう。
まぁ,伸びるんならそっちのほうが安全という考えに立つのか。

31: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:37:10.13 ID:QAyZrhMe
発生した中性子同士を衝突合体させて金を生成するとかまで出来たら最強の核融合炉だな

33: 名前をおもちでないようです
2017/11/21(火) 22:48:29.95 ID:vQ0LVNSZ
よくわからんが「最大の障壁」を解決する目処が立ったと言うなら凄いことだな(´・ω・`)

40: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 09:26:44.56 ID:wER/OB6n
なるほどね
よくわかったようん

42: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 09:54:00.64 ID:lPp28/Qk
久しぶりの核融合ネタやな…去年は熱、常温といろいろあったが
今年は少ない

44: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 10:43:30.64 ID:/NcEm9Sj
まだ放射線脆化の問題は未解決か
先は長いな

45: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 10:53:08.95 ID:+5te3zne
ぶっちゃけ原子でできた材料を使わざるを得ない以上、材料を改良して放射化と放射線脆化に対応するなんて不可能だからな...磁場なり電場なり材料まで放射線が到達しないようにバリアを張るしかあるまい

46: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 12:18:23.63 ID:lPp28/Qk
中性子は、その名の通り電気的中性やから電磁気的なバリアは有り得ない
重力場バリアとか超技術が必要?

47: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 16:41:03.94 ID:Su3d14+E
ヘリウムによって壁の表面に血管ぽいのできて、その下の壁は劣化しない、て事?

48: 名前をおもちでないようです
2017/11/22(水) 18:43:54.71 ID:Ef4TZFXT
水素脆化ならぬヘリウム脆化ですか…

1001: 名前をおもちでないようです
2036/13/01(餅) 00:00:00 ID:omochichannel.com

元スレ: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1511238284/



おもちちゃん90
はたして核融合エネルギー実用化の日は来るのか。

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2036/13/01(餅) 00:00:00 ID:omochichannel.com

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