結構弱點現形，核融合反應爐耐用性有望強化

薩里大學（University of Surrey）研究團隊與英國原子能管理局（UKAEA）、國家物理實驗室及科學儀器公司 TESCAN 公司合作，開發出革命性顯微成像技術，成功揭露核融合反應爐焊接處隱藏的結構弱點。這項突破對建造下一代核融合反應爐具關鍵意義，標誌著人類向清潔能源邁出重要一步。

這項研究發表於《材料研究與技術期刊》（Journal of Materials Research and Technology），聚焦於P91鋼──一種被視為未來反應爐理想選擇的耐熱合金。科學家團隊運用「等離子聚焦離子束數位影像相關法」（PFIB-DIC）成功分析了過去因規模太小而難以檢測的極窄焊縫區域殘餘應力分布。

研究結果顯示內部應力對P91鋼影響重大：它既能增強某些區域強度，卻也使其他部位脆化。特別是在核融合反應爐典型操作溫度550°C下，這種金屬的脆性顯著上升，強度下降超過30%。此發現凸顯核融合反應爐組件設計必須考量高溫下的應力行為。

薩里大學材料工程副教授Tan Sui博士表示：「核融合能源具有成為潔淨、可靠能源的巨大潛力，能降低碳排放、提升能源安全並降低成本。然而，確保核融合反應爐安全與耐用是首要任務。」「過往研究多集中於低溫環境，我們的方法直接模擬了反應爐極端運作條件，為材料完整性評估提供更精確數據。」

這項技術除了實驗應用外，還為數位模擬工具提供關鍵資料，支援英國STEP計畫及歐盟DEMO計畫等核融合發電商業化工作。透過提升模型準確度，工程師能更精準預測材料行為，優化反應爐設計並降低實驗成本。

薩里大學工程材料中心研究員Bin Zhu博士指出：「我們的方法為核融合反應爐焊接接頭完整性評估提供了藍圖，徹底改變了殘餘應力的評估方式。」

這項突破性研究不僅解決核融合能面臨的材料韌性挑戰，也為核能領域建立新的安全標準與製造流程，加速人類邁向清潔、可持續能源未來的腳步。

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（首圖來源：pixabay）