بررسی عملکرد عایق‌های سرامیکی پیشرفته در شرایط تابش شدید

ترکیبات و خواص مکانیکی

اکسیدهای مختلف و کاربید سیلیسیم (SiC) به‌عنوان مواد پیشنهادی برای پوشش‌های عایق الکتریکی در سیستم‌های پتوی همجوشی فلز مایع معرفی شده‌اند. هدایت الکتریکی ناشی از تابش بر روی این مواد ارزیابی شده و نتایج نشان داده‌اند که رسانایی القاشده توسط تابش مانعی برای عملکرد عایق‌های مگنتوهیدرودینامیکی نخواهد بود.

پتوهای سرامیکی دارای استحکام مکانیکی بالا، از جمله سختی بیش از ۲۰ گیگاپاسکال، هستند که باعث دوام آن‌ها در شرایط سخت صنعتی می‌شود. همچنین، این مواد در برابر شوک حرارتی مقاوم بوده و می‌توانند تغییرات سریع دما را بدون ترک‌خوردگی تحمل کنند.

خواص دی‌الکتریک و سبک‌وزنی

سرامیک‌ها دارای استحکام دی‌الکتریک بالا و تلفات دی‌الکتریک پایین هستند که آن‌ها را برای کاربردهای عایق‌بندی الکتریکی مناسب می‌سازد. خلوص بالای این مواد (۹۴٪ تا ۹۹٫۸٪) امکان استفاده از آن‌ها را در شرایط چالش‌برانگیز فراهم می‌کند. همچنین، سبکی و انعطاف‌پذیری الیاف سرامیکی، نصب آن‌ها را در سازه‌های پیچیده تسهیل کرده و وزن کلی سیستم‌ها را کاهش می‌دهد.

کاربردها

این عایق‌ها به دلیل خواص برتر خود در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، ساخت‌وساز، الکترونیک، تولید برق و فناوری‌های نوظهور به کار می‌روند. در صنایع شیمیایی، مقاومت حرارتی و شیمیایی بالای آن‌ها موجب افزایش ایمنی و کارایی در فرایندهای صنعتی می‌شود. در صنعت ساختمان، دوام و زیبایی ظاهری آن‌ها در مصالح ساختمانی مورد توجه قرار گرفته است.

ماژول‌های پتوی فلز مایع خود-خنک‌شونده

مطالعات انجام‌شده در مؤسسه ملی علوم همجوشی ژاپن (NIFS) روی فناوری سیستم‌های پتوی مایع برای راکتورهای هسته‌ای، نشان می‌دهند که این سیستم‌ها قابلیت تولید برق با بازدهی بالا در دماهای بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد را دارند. در این سیستم، فلزات مایع مانند لیتیوم یا نمک‌های مذاب به‌عنوان تولیدکننده سوخت تریتیوم و خنک‌کننده به کار می‌روند.

عملکرد عایق‌های مگنتوهیدرودینامیکی

پوشش‌های عایق الکتریکی در کانال‌های خنک‌کننده می‌توانند افت فشار مگنتوهیدرودینامیکی را کاهش دهند و در عین حال عملکرد دفع حرارت بالایی داشته باشند. بررسی‌های انجام‌شده نشان داده است که ضخامت پوشش‌های عایق در محدوده ۱ تا ۱۰ میکرومتر می‌تواند رسانایی الکتریکی را در حد مطلوب حفظ کند.

آسیب‌های تابشی و عملکرد الکتریکی

تابش نوترونی و پرتوهای یونی می‌توانند باعث تخریب عایق‌های سرامیکی شوند. در مطالعات انجام‌شده، افزایش رسانایی الکتریکی Al₂O₃ پس از تابش نوترونی مشاهده نشده، اما تخریب الکتریکی ناشی از تابش در پرتوهای یونی دیده شده است. افزایش دما و شدت میدان الکتریکی از عوامل مؤثر در تخریب الکتریکی سرامیک‌ها شناخته شده‌اند.

مزایا و چشم‌انداز آینده

پتوهای سرامیکی به دلیل مقاومت حرارتی بالا، عایق‌کاری الکتریکی و استحکام مکانیکی، به بهبود بهره‌وری انرژی کمک می‌کنند. این مواد با کاهش مصرف انرژی، هزینه‌های تولید را کاهش داده و تأثیرات زیست‌محیطی مثبتی دارند. همچنین، توسعه فناوری‌های جدید در سرامیک‌ها می‌تواند عملکرد آن‌ها را بهبود بخشیده و کاربردهای گسترده‌تری را فراهم کند.

فروش جرم نسوز

پتو نسوز لویانگ