همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: انرژی همجوشی که به‌عنوان "آینده انرژی" شناخته می‌شود، وعده تأمین انرژی پاک و نامحدود را می‌دهد. اما برای دستیابی به این هدف، نیاز به مواد مقاوم و پیشرفتهای داریم که بتوانند شرایط سخت درون راکتورهای همجوشی را تحمل کنند.
مواد مقاوم برای شرایط سخت به‌تازگی سرامیک‌های فوق‌العاده دمای بالا (UHTC) به‌عنوان گزینه‌ای امیدوارکننده مطرح شده‌اند. این مواد با ویژگی‌هایی چون نقطه ذوب بالا هدایت حرارتی مناسب و مقاومت در برابر تابش نوترونی، می‌توانند نقش مهمی در ساخت قطعات در معرض پلاسما ایفا کنند.
سرامیک‌های فوق‌العاده دمای بالا (UHTC) موادی هستند که می‌توانند دماهای بالای ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. این ویژگی آن‌ها را برای استفاده در راکتورهای همجوشی که در آن‌ها دماها و تابش‌های شدیدی وجود دارد، مناسب می‌سازد. بیشتر بخوانید : راه و رسم ورزش در نقطه ذوب رآکتور «همجوشی هسته‌ای» چطور کار می‌کند؟ ویژگی‌های مکانیکی و حرارتی UHTC ها از جمله ترکیبات مهم UHTC می‌توان به زیرکونیوم دی‌بورید (ZrB₂) و هافنیوم دی‌بورید (HfB₂) اشاره کرد که در برابر اکسیداسیون و تابش نوترونی مقاوم هستند.
UHTC ها علاوه بر نقطه ذوب بالا، دارای هدایت حرارتی مناسبی هستند که می‌تواند به‌عنوان یک مزیت در انتقال حرارت در راکتورهای همجوشی عمل کند. همچنین، این مواد دارای استحکام مکانیکی بالایی هستند که می‌تواند در برابر فشارهای ناشی از پلاسما و تابش نوترونی مقاومت کنند. به‌عنوان مثال، ترکیب ZrB₂ با SiC می‌تواند مقاومت در برابر اکسیداسیون را افزایش دهد و در عین حال استحکام مکانیکی را حفظ کند.
با وجود مزایای فراوان، استفاده از UHTC ها در راکتورهای همجوشی با چالش‌هایی مواجه است. یکی از این چالش‌ها، تابش نوترونی است که می‌تواند ساختار میکروسکوپی این مواد را تغییر دهد و باعث کاهش خواص مکانیکی آن‌ها شود. به‌عنوان مثال، تابش نوترونی می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های میکروسکوپی در مرز دانه‌ها شود که این امر می‌تواند به کاهش عمر مفید این مواد منجر شود.
بهبود خواص مکانیکی و حرارتی تحقیقات جاری در زمینه UHTC ها بر روی بهبود خواص مکانیکی و حرارتی این مواد متمرکز است. همچنین، تلاش‌هایی برای توسعه روش‌های ساخت و پردازش این مواد در مقیاس صنعتی در حال انجام است. به‌عنوان‌مثال، استفاده از روش‌هایی مانند Spark Plasma Sintering می‌تواند به بهبود چگالی و خواص مکانیکی UHTC ها کمک کند. 
توسعه راکتورهای همجوشی
سرامیک‌های فوق‌العاده دمای بالا با ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، می‌توانند نقش مهمی در توسعه راکتورهای همجوشی ایفا کنند. بااین‌حال، برای استفاده عملی از این مواد، نیاز به تحقیقات بیشتر و توسعه فناوری‌های ساخت و پردازش آن‌ها داریم. با پیشرفتهای علمی و فناوری، می‌توان امیدوار بود که در آینده‌ای نزدیک، از این مواد در راکتورهای همجوشی استفاده شود و گامی بزرگ در جهت تأمین انرژی پاک و پایدار برداشته شود.
این سرامیک‌ها با ویژگی‌هایی چون نقطه ذوب بالا و مقاومت در برابر تابش نوترونی، می‌توانند چالش‌های فنی موجود در مسیر تجاری‌سازی انرژی همجوشی را برطرف کنند. آینده انرژی
انرژی همجوشی، در واقع وعده تأمین انرژی پاک و نامحدود را می‌دهد. اما برای دستیابی به این هدف، نیاز به مواد مقاوم و پیشرفتهای داریم که بتوانند شرایط سخت درون رآکتورهای همجوشی را تحمل کنند. در این میان، سرامیک‌های فوق‌العاده دمای بالا (UHTC) به‌عنوان گزینه‌ای امیدوارکننده مطرح شده‌اند. این مواد با ویژگی‌هایی چون نقطه ذوب بالا، هدایت حرارتی مناسب و مقاومت در برابر تابش نوترونی، می‌توانند نقش مهمی در ساخت قطعات در معرض پلاسما ایفا کنند.
