Buzz
Đây là thành quả sau hơn 10 năm nghiên cứu và cải tiến liên tục.
Môi trường làm việc trong các thiết bị phản ứng tổng hợp hạt nhân tương lai cực kỳ khắc nghiệt, với nhiệt độ thấp nhất là -269 độ C. Thép thông thường sẽ bị đông cứng thành các khối băng và trở nên dễ vỡ. Thêm vào đó, có một từ trường mạnh mẽ, tạo ra lực hút mạnh tương đương với việc dồn trọng lượng của hàng chục con voi lên một điểm duy nhất, có khả năng xé nát các thiết bị bất cứ lúc nào.
Trước đây, thép không gỉ 316LN là vật liệu tốt nhất được sử dụng trên toàn thế giới, nhưng nó đã gần đạt đến giới hạn khả năng của mình. Điều này gây hạn chế nghiêm trọng trong việc nâng cao hiệu suất của các thiết bị nhiệt hạch.
Khi thép CHSN01 của Trung Quốc ra mắt, nó đã vượt xa các thế hệ vật liệu trước đó. Trong cùng điều kiện lạnh cực độ, nó mạnh hơn 40% và có thể chịu được sức ép lớn mà không bị biến dạng. Điều đặc biệt ấn tượng là mặc dù vô cùng chắc chắn, thép này lại không hề giòn; độ bền của nó cực kỳ vượt trội.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã điều chỉnh tỷ lệ các nguyên tố trong thép, giảm thiểu lượng carbon dễ gây giòn, đồng thời khéo léo bổ sung thêm nitơ và một lượng nhỏ vanadi. Các nguyên tố này kết hợp lại tạo thành hàng triệu "đinh" nano trong cấu trúc thép, giúp khóa chặt toàn bộ cấu trúc, tạo ra một vật liệu cứng cáp và bền bỉ, gần như không thể phá hủy.
Hơn 10 năm miệt mài nghiên cứu và tìm tòi...
Ngay từ năm 2011, các nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc đã nhận thấy các dự án quốc tế gặp khó khăn do thiếu hụt vật liệu, vì vậy họ đã quyết định tự mình thực hiện. Tuy nhiên, con đường này không hề dễ dàng.
Đến năm 2019, lô mẫu đầu tiên cuối cùng đã được sản xuất, và hiệu suất của lô mẫu này đáp ứng được các tiêu chuẩn, nhưng dự án lại một lần nữa phải tạm dừng.
Bước ngoặt quan trọng xảy ra vào năm 2021 khi Trung Quốc quyết định khởi động dự án "mặt trời nhân tạo" thế hệ mới - dự án thiết bị BEST - và đặc biệt yêu cầu loại thép siêu bền này. BEST là một cơ sở thí nghiệm nghiên cứu vật lý plasma cháy, sử dụng công nghệ tokamak siêu dẫn nhỏ gọn, từ trường cao và các công nghệ mới như nam châm siêu dẫn hiệu suất cao, gia nhiệt bằng chùm tia trung tính công suất cao và nhiên liệu tổng hợp deuterium-tritium.
Dưới sự chỉ đạo của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, một "liên minh nghiên cứu trọng điểm" đã được thành lập, quy tụ hơn chục công ty thép hàng đầu và các viện nghiên cứu trong nước. Đến năm 2023, tất cả các chỉ tiêu của thép CHSN01 đều đã được đáp ứng, vượt qua các sản phẩm tương tự từ nước ngoài.
Thép siêu bền sẽ thay đổi như thế nào đối với tương lai của năng lượng nhiệt hạch?
Hàng trăm tấn thép CHSN01 siêu bền đã được sử dụng trong việc chế tạo thiết bị BEST. Lợi ích rõ ràng nhất là thành công trong việc "thu nhỏ" kích thước khổng lồ của "mặt trời nhân tạo" này. Nhờ vào độ bền cao của thép, các cấu trúc đỡ ban đầu dày đặc giờ đây có thể được làm mỏng hơn, giúp giảm trọng lượng toàn bộ hệ thống lõi xuống 10% và tiết kiệm hàng trăm tấn vật liệu.
Quan trọng hơn, sự xuất hiện của thép CHSN01 đã mở ra cơ hội cho các nhà khoa học thiết kế các thiết bị phản ứng tổng hợp hạt nhân tiên tiến hơn. Trước đây, người ta luôn cho rằng các lò phản ứng nhiệt hạch phải có kích thước cực lớn, nhưng giờ đây, với loại thép siêu bền này, chúng ta có thể khám phá con đường mới, theo hướng "nhỏ gọn và tinh tế": sử dụng từ trường mạnh hơn để đạt được phản ứng nhiệt hạch trong không gian nhỏ hơn.
Điều này có nghĩa là các nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai sẽ được xây dựng nhanh chóng hơn và chi phí thấp hơn, đồng thời quá trình thương mại hóa chúng cũng sẽ được đẩy nhanh một cách đáng kể.
Không chỉ vậy, CHSN01 còn có phạm vi ứng dụng vô cùng rộng lớn. Chẳng hạn, trong ngành hàng không vũ trụ, các tên lửa lớn trong tương lai sẽ sử dụng hydro lỏng làm nhiên liệu, vì vậy bình chứa nhiên liệu phải có khả năng chịu nhiệt độ cực thấp -253 độ C, đồng thời phải vừa nhẹ vừa chắc chắn. CHSN01 chính là lựa chọn lý tưởng cho yêu cầu này.
Trong ngành công nghiệp năng lượng hydro, việc lưu trữ và vận chuyển hydro lỏng một cách an toàn luôn là một thách thức, và thép siêu bền này có thể mang lại giải pháp hữu ích cho vấn đề này.
Ngay cả trong ngành y tế, các thiết bị MRI tiên tiến hơn cũng cần loại vật liệu này để chế tạo các linh kiện quan trọng.
