የወደፊቱ የኑክሌር ፊውዥን የኃይል ማመንጫዎች ውስጥ በምድር ላይ ከተፈጠሩት በጣም አስከፊ አካባቢዎች ውስጥ አንዱ ይሆናል። የውህደት ሬአክተር ከፕላዝማ ከሚመነጩት የሙቀት ፍሰቶች ወደ ምድር ከባቢ አየር ከሚገቡ የጠፈር መንኮራኩሮች ጋር ለመከላከል ምን ያህል ጠንካራ ነው?

የኦርኤንኤል ተመራማሪዎች የተንግስተንን የአፈር መሸርሸር፣ ማጓጓዝ እና ዳግም መፈጠርን ለመፈለግ የተፈጥሮ ቱንግስተን (ቢጫ) እና የበለጸገ ቱንግስተን (ብርቱካን) ተጠቅመዋል። ቱንግስተን የውህደት መሳሪያን ለማስታጠቅ ዋነኛው አማራጭ ነው።

ዘኬ ኡንተርበርግ እና በኤነርጂ ዲፓርትመንት ኦክ ሪጅ ናሽናል ላቦራቶሪ ውስጥ ያለው ቡድን በአሁኑ ጊዜ ከዋና እጩ ጋር እየሰሩ ነው- tungsten ፣ ይህም ከፍተኛው የመቅለጫ ነጥብ እና በየወቅቱ ጠረጴዛ ላይ ካሉት ሁሉም ብረቶች ዝቅተኛ የእንፋሎት ግፊት ፣ እንዲሁም በጣም ከፍተኛ የመሸከም አቅም ያለው - ለረጅም ጊዜ አላግባብ መጠቀምን በጣም ተስማሚ የሚያደርጉ ንብረቶች። የብርሃን አተሞችን ከፀሀይ እምብርት የበለጠ ሙቅ በሆነ የሙቀት መጠን በማሞቅ ኃይልን እንዲዋሃዱ እና እንዲለቁ በሚያደርጉት ፉውዝ ሬአክተር ውስጥ ቱንግስተን እንዴት እንደሚሰራ በመረዳት ላይ ያተኩራሉ። በተዋሃደ ሬአክተር ውስጥ ያለው የሃይድሮጅን ጋዝ ወደ ሃይድሮጂን ፕላዝማ ይቀየራል - በከፊል ionized ጋዝ ያለው የቁስ ሁኔታ - ከዚያም በትንሽ ክልል ውስጥ በጠንካራ መግነጢሳዊ መስኮች ወይም ሌዘር ተወስኗል።

በኦርኤንኤል ፊውዥን ኢነርጂ ክፍል ውስጥ ከፍተኛ የምርምር ሳይንቲስት ዩንተርበርግ “በእርስዎ ሬአክተር ውስጥ ለሁለት ቀናት ብቻ የሚቆይ ነገር ማስገባት አይፈልጉም” ብለዋል። "በቂ የህይወት ዘመን እንዲኖርህ ትፈልጋለህ። ከፍተኛ የሆነ የፕላዝማ የቦምብ ጥቃት ሊደርስ እንደሚችል በምንገምትባቸው ቦታዎች ቱንግስተንን እናስቀምጣለን።

እ.ኤ.አ. በ2016 ኡንተርበርግ እና ቡድኑ በሳን ዲዬጎ በሚገኘው የDOE የሳይንስ ተጠቃሚ መሥሪያ ቤት በDIII-D National Fusion Facility በቶካማክ፣ መግነጢሳዊ መስኮችን የፕላዝማ ቀለበት የሚይዝ ውህድ ሬአክተር ሙከራዎችን ማድረግ ጀመሩ። የቶካማክን ቫክዩም ክፍል ለማስታጠቅ፣ በፕላዝማ ተጽእኖ ምክንያት ከሚደርሰው ፈጣን ጥፋት የሚጠብቀው፣ ፕላዝማውን ራሱ በእጅጉ ሳይበክል ቱንግስተን መጠቀም ይችል እንደሆነ ለማወቅ ፈለጉ። ይህ ብክለት፣ በበቂ ሁኔታ ካልተያዘ፣ በመጨረሻ የውህደት ምላሽን ሊያጠፋው ይችላል።

አንተርበርግ "በክፍሉ ውስጥ ምን ዓይነት አካባቢዎች በጣም መጥፎ እንደሆኑ ለመወሰን እየሞከርን ነበር- tungsten በጣም ፕላዝማውን ሊበክሉ የሚችሉ ቆሻሻዎችን የመፍጠር እድሉ ከፍተኛ ነው."

ይህን ለማግኘት፣ ተመራማሪዎቹ የተንግስተንን መሸርሸር፣ ማጓጓዝ እና እንደገና መፈጠርን ለመከታተል የተሻሻለ የተንግስተን አይሶቶፕ W-182 ካልተሻሻለው isotope ጋር ተጠቅመዋል። በዳይቨርተር ውስጥ ያለውን የተንግስተን እንቅስቃሴ መመልከታቸው ፕላዝማን እና ቆሻሻዎችን ለመቀየር በተዘጋጀው የቫኩም ክፍል ውስጥ ያለው ቦታ - በቶካማክ ውስጥ ከሚገኙት ቦታዎች ላይ እንዴት እንደሚሸረሸር እና ከፕላዝማ ጋር እንደሚገናኝ የበለጠ ግልፅ ያደርጉላቸዋል። የበለፀገው tungsten isotope ልክ እንደ መደበኛ ቱንግስተን አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት አለው። በDIII-D ላይ የተደረጉት ሙከራዎች ከበለፀገው isotope ጋር የተሸፈኑ ትናንሽ የብረት ማስገቢያዎችን ተጠቅመዋል፣ ነገር ግን በከፍተኛው የሙቀት ፍሰት ዞን፣ በመርከቧ ውስጥ ባለው አካባቢ በተለይም ዳይቨርተር ሩቅ ኢላማ ተብሎ በሚጠራው ቦታ ላይ አይደለም። ለየብቻ፣ ከፍተኛ ፍሰቶች ባለው ዳይቨርተር ክልል፣ አድማ-ነጥብ፣ ተመራማሪዎች ካልተሻሻለው isotope ጋር ማስገቢያዎችን ተጠቅመዋል። የ DIII-D ክፍል ቀሪው በግራፋይት የታጠቀ ነው።

ይህ ውቅረት ተመራማሪዎቹ ከመርከቧ ወደ እና ከመርከቧ የሚወጣውን የንጽህና ፍሰት ለመለካት በጓዳው ውስጥ በጊዜያዊነት በተጨመሩ ልዩ መመርመሪያዎች ላይ ናሙናዎችን እንዲሰበስቡ አስችሏቸዋል ፣ይህም ከአስተላላፊው ወደ ክፍል ውስጥ የፈሰሰው tungsten የት እንደገባ የበለጠ ትክክለኛ ግንዛቤ ሊሰጣቸው ይችላል ። መነሻው ።

"የበለፀገውን isotope መጠቀማችን ልዩ የሆነ የጣት አሻራ ሰጥቶናል" ሲል Unterberg ተናግሯል።

በተዋሃደ መሣሪያ ውስጥ የተደረገው የመጀመሪያው እንዲህ ዓይነት ሙከራ ነበር. አንዱ ግብ ለእነዚህ እቃዎች ለጓዳ ትጥቅ መገልገያ ምርጡን ቁሳቁስ እና ቦታ መወሰን ሲሆን በፕላዝማ-ቁሳቁሶች መስተጋብር ምክንያት የሚመጡ ቆሻሻዎችን በአብዛኛው ወደ ዳይቨርተሩ በመያዝ እና በማግኔት የተከለለ ኮር ፕላዝማ ውህድነትን ለመፍጠር ጥቅም ላይ እንዳይውል ማድረግ ነበር።

ከዳይቨርተሮች ዲዛይን እና አሠራር ጋር አንድ ውስብስብነት በፕላዝማ ውስጥ በጠርዝ-አካባቢያዊ ሁነታዎች ወይም በኤልኤምዎች ምክንያት የሚመጣ የንጽሕና ብክለት ነው። ከእነዚህ ፈጣንና ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ክስተቶች መካከል አንዳንዶቹ ከፀሐይ ቃጠሎ ጋር የሚመሳሰሉ እንደ ዳይቨርተር ሰሌዳዎች ያሉ የመርከብ ክፍሎችን ሊጎዱ ወይም ሊያበላሹ ይችላሉ። የ ELMs ድግግሞሽ, በሰከንድ እነዚህ ክስተቶች የሚከሰቱት ጊዜያት, ከፕላዝማ ወደ ግድግዳው የሚወጣውን የኃይል መጠን አመላካች ነው. ከፍተኛ-ድግግሞሽ ELMs በእያንዳንዱ ፍንዳታ ዝቅተኛ መጠን ያለው ፕላዝማ ሊለቁ ይችላሉ፣ ነገር ግን ELMs ብዙ ጊዜ ካልሆኑ፣ በእያንዳንዱ ፍንዳታ የሚወጣው ፕላዝማ እና ሃይል ከፍተኛ ነው፣ ይህም የመጎዳት እድሉ ከፍተኛ ነው። የቅርብ ጊዜ ጥናቶች የኤልኤምኤስን ድግግሞሽ ለመቆጣጠር እና ለመጨመር መንገዶችን ተመልክቷል፣ ለምሳሌ በፔሌት መርፌ ወይም ተጨማሪ መግነጢሳዊ መስኮች በትንሽ መጠን።

የ Unterberg ቡድን እንዳሰበው ተንግስተን ከከፍተኛ ፍሰት አድማ ነጥብ ርቆ መገኘቱ ለዝቅተኛ ድግግሞሽ ኤኤልኤም ሲጋለጥ ከፍተኛ የኢነርጂ ይዘት እና በእያንዳንዱ ክስተት ላይ የገጽታ ግንኙነት ሲፈጠር የብክለት እድልን በእጅጉ እንደሚጨምር አገኘው። በተጨማሪም፣ ቡድኑ ይህ ዳይቨርተር ሩቅ ኢላማ ክልል SOL ለመበከል የበለጠ የተጋለጠ መሆኑን አረጋግጧል ምንም እንኳን በአጠቃላይ ከአድማ ነጥብ ያነሰ ፍሰቶች ቢኖረውም። እነዚህ ተቃራኒ የሚመስሉ ውጤቶች ከዚህ ፕሮጀክት እና በDIII-D ላይ በሚደረጉ የወደፊት ሙከራዎች ጋር በተያያዙ የዳይቨርተር ሞዴሊንግ ጥረቶች እየተረጋገጡ ናቸው።

ይህ ፕሮጀክት ከፕሪንስተን ፕላዝማ ፊዚክስ ላብራቶሪ፣ ላውረንስ ሊቨርሞር ናሽናል ላቦራቶሪ፣ ሳንዲያ ናሽናል ላቦራቶሪዎች፣ ORNL፣ አጠቃላይ አቶሚክስ፣ ኦውበርን ዩኒቨርሲቲ፣ በሳንዲያጎ የካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ፣ የቶሮንቶ ዩኒቨርሲቲ፣ የቴኔሲ ዩኒቨርሲቲ-Knoxville እና የዊስኮንሲን-ማዲሰን ዩኒቨርሲቲ ለፕላዝማ-ቁሳቁሶች መስተጋብር ምርምር ጠቃሚ መሣሪያ ስላቀረበ። የDOE የሳይንስ ቢሮ (Fusion Energy Sciences) ለጥናቱ ድጋፍ አድርጓል።

ቡድኑ በዚህ ዓመት መጀመሪያ ላይ በመጽሔቱ ላይ ምርምርን አሳትሟልየኑክሌር ውህደት.

ጥናቱ ወዲያውኑ በፈረንሳይ በ Cadarache ውስጥ በመገንባት ላይ ያለውን የጋራ የአውሮፓ ቶረስ ወይም ጄት እና አይተርን ሊጠቅም ይችላል፤ ሁለቱም የተንግስተን ትጥቅ ለዳይቨርተሩ ይጠቀማሉ።

ነገር ግን ከ ITER እና JET ባሻገር ያሉትን ነገሮች እየተመለከትን ነው -የወደፊቱን የውህደት ሬአክተሮች እየተመለከትን ነው" ሲል ኡንተርበርግ ተናግሯል። " tungsten ን ማስቀመጥ የተሻለው የት ነው, እና የት ላይ መትከል የለብዎትም? የመጨረሻ ግባችን የተዋሃዱ ሬአክተሮች ሲመጡ ብልጥ በሆነ መንገድ ማስታጠቅ ነው።

Unterberg የ ORNL ልዩ የሆነው ስታብል ኢሶቶፕስ ግሩፕ የበለፀገውን isotope ሽፋን ለሙከራው በሚጠቅም ቅፅ ላይ ከማስቀመጡ በፊት ሠርቶ የፈተነ መሆኑን ተናግሯል። ያ isotope በየትኛውም ቦታ ሊገኝ አይችልም ነበር ነገር ግን በኦርኤንኤል የሚገኘው የብሔራዊ ኢሶቶፕ ልማት ማዕከል፣ ሁሉም ማለት ይቻላል ለብቻው ተለይተው የሚቀመጡ ክምችቶችን ይይዛል ብለዋል ።

"ORNL ለዚህ ዓይነቱ ምርምር ልዩ ችሎታ እና ልዩ ፍላጎቶች አሉት" ሲል Unterberg ተናግሯል. "አይሶቶፖችን በማዳበር እና በዓለም ዙሪያ በተለያዩ አፕሊኬሽኖች ውስጥ በሁሉም ዓይነት ምርምር ውስጥ ያሉትን የምንጠቀምበት ረጅም ውርስ አለን።

በተጨማሪ፣ ORNL US ITERን ያስተዳድራል።

በመቀጠል፣ ቡድኑ ቱንግስተንን ወደተለያየ ቅርጽ ያላቸውን ዳይቨርተሮች ማስገባት የኮር ብክለትን እንዴት እንደሚጎዳ ይመለከታል። የተለያዩ ዳይቨርተር ጂኦሜትሪዎች የፕላዝማ-ቁሳቁሶች መስተጋብር በዋና ፕላዝማ ላይ ያለውን ተጽእኖ ሊቀንሱ እንደሚችሉ በንድፈ ሃሳብ ገምግመዋል። ለመግነጢሳዊ-የተከለለ የፕላዝማ መሣሪያ አስፈላጊ አካል የሆነው ለዳይቨርተር የተሻለውን ቅርጽ ማወቁ ሳይንቲስቶች አንድ እርምጃ ወደ አንድ የፕላዝማ ሬአክተር እንዲጠጉ ያደርጋቸዋል።

"እኛ እንደ ማህበረሰብ የኒውክሌር ሃይል እንዲፈጠር እንፈልጋለን የምንል ከሆነ እና ወደሚቀጥለው ደረጃ መሄድ ከፈለግን" ዩንተርበርግ "ውህደቱ ቅዱስ ፍሬ ይሆናል" ብሏል።