Siêu thép chịu áp lực cực lớn cho lò phản ứng nhiệt hạch

Các nhà khoa học vừa công bố loại hợp kim thép mới có khả năng chịu áp lực và nhiệt độ vượt xa giới hạn của thép thông thường.

15/08/2025 11:07

Siêu thép này được tạo ra nhờ áp dụng các kỹ thuật luyện kim hiện đại, kết hợp tối ưu các nguyên tố hợp kim như crom, molypden, vonfram và vanadi. Cấu trúc tinh thể của vật liệu được kiểm soát ở mức nano, giúp tăng đáng kể mật độ ranh giới hạt, từ đó cải thiện khả năng chống biến dạng dưới áp lực cực lớn.

Thử nghiệm cho thấy hợp kim mới có thể chịu áp suất cao gấp nhiều lần thép thông thường và duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ trên 1.000°C.

Khu vực lắp ráp thành phần 'TF coil box' cấu thành từ thép CHSN01 cho thử nghiệm phát điện nhiệt hạch của Trung Quốc.

Trong lò phản ứng nhiệt hạch, plasma siêu nóng được giữ ổn định bằng từ trường mạnh, với nhiệt độ lên tới hàng trăm triệu độ C. Thành phần kết cấu của lò phải chịu tác động đồng thời từ nhiệt, áp suất và bức xạ neutron năng lượng cao. Đây là nguyên nhân khiến các vật liệu truyền thống nhanh chóng xuống cấp, nứt gãy hoặc biến dạng. Việc sử dụng siêu thép mới có thể khắc phục hạn chế này, kéo dài tuổi thọ các bộ phận như buồng chứa plasma, đường ống dẫn nhiệt và hệ thống che chắn bức xạ.

Một bộ phận cấu trúc bằng CHSN01 đang được gia công.

Ngoài khả năng chịu lực và nhiệt, hợp kim này còn có đặc tính chống ăn mòn hóa học, hạn chế tình trạng giòn hóa do bức xạ - yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn vận hành lâu dài. Điều này đồng nghĩa với việc các lò phản ứng có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài hơn, giảm chi phí bảo dưỡng định kỳ và nâng cao hiệu suất khai thác năng lượng.

Các chuyên gia nhận định, vật liệu mới có thể được ứng dụng trong nhiều dự án lò phản ứng thế hệ mới, đặc biệt là ITER - công trình nhiệt hạch quốc tế đang được xây dựng ở Pháp. Nếu thành công, đây sẽ là bước tiến đáng kể trong quá trình hiện thực hóa mục tiêu thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch, vốn được coi là 'chén thánh' của ngành năng lượng nhờ khả năng cung cấp nguồn điện khổng lồ mà không thải khí nhà kính.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, phát triển vật liệu chịu được môi trường khắc nghiệt của lò phản ứng là một trong những mảnh ghép quan trọng để thúc đẩy ngành nhiệt hạch tiến gần hơn đến thực tế. Thành tựu về siêu thép lần này không chỉ đánh dấu một bước ngoặt của khoa học vật liệu mà còn mở ra cánh cửa cho một kỷ nguyên năng lượng mới, an toàn và dồi dào.