核融合發電新進展：能抵受氦的反應爐材料

核融合發電被認為是下一代的能源希望。其原料取得容易，且放射性污染程度低，安全性較當前的核分裂發電高。但氘－氚融合的副產物：氦雖然不會對環境造成傷害，但卻會破壞反應爐的構造，為核融合發電的難度增加了一道難題。

但最近，美國德州農工大學（ Texas A&M University ）的一組研究團隊，成功研發出了一種可以承受此破壞的材料，為核融合技術的研發帶來了新的進展。

 

核融合

氘（ Deuterium ）－氚（ Tritium ）核融合反應，因為其反應難度低，被認為是未來核融合發電的主要方式之一。當核融合反應發生後，會釋放出氦（ Helium ）、中子（ Neutron ）與能量。氦- 4 為穩定同位素，無放射性，而中子可用來撞擊鋰來產生氚，讓反應持續發生。除此之外，目前開發中的核融合反應，包括第三代的氫－硼反應，都會製造出氦。

氦

在一般的金屬材料中，氦會漸漸擴散至其原子間隙累積，形成「泡泡」。而因為在一般的金屬結構中，這些泡泡會被困住。最後當其累積至一定程度，就會破壞了金屬的結構。

而研究團隊以銅製成薄的金屬片，藉此觀察氦在奈米結構金屬中的破壞機制。他們發現，與一般的情況不同。氦在這種材料中並不會形成「泡泡」，而是形成管狀的通道。當氦在此種材料中累積下來時，會漸漸著連通起來，而氦便在其中移動，不會造成進一步的破壞。

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未來應用

這項研究結果，讓核融合發電的拼圖又完成了一塊。但丹克維克博士（ Dr. Demkowicz ）也提到了：「將這種材料應用在核融合反應爐中，只是其冰山一角。這種類似血管系統的材料，也許可以運輸一些其他的東西，藉此讓材料自我修復」。有這種特性的材料，也許會有更多其他領域上的應用。

 

參考資料：

1. Communications, T. A. (n.d.). Channeling helium: Researchers take next step toward fusion energy | 10 | 11 | 2017 | News & Events. Retrieved November 18, 2017. ENGINEERING