একটি ফিউশন চুল্লি মূলত একটি চৌম্বক বোতল যা একই প্রক্রিয়াগুলি রয়েছে যা সূর্যের মধ্যে ঘটে। ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম জ্বালানী হিলিয়াম আয়ন, নিউট্রন এবং তাপের একটি বাষ্প তৈরি করতে ফিউজ করে। যেহেতু এই গরম, আয়নিত গ্যাস-যাকে প্লাজমা বলা হয়-পুড়ে যায়, সেই তাপ জলে স্থানান্তরিত হয়ে বাষ্প তৈরি করে টারবাইনগুলিকে ঘুরিয়ে দেয় যা বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে। সুপারহিটেড প্লাজমা চুল্লির প্রাচীর এবং ডাইভারটরের জন্য একটি ধ্রুবক হুমকি সৃষ্টি করে (যা অপারেটিং চুল্লি থেকে বর্জ্য অপসারণ করে যাতে প্লাজমাকে জ্বলতে যথেষ্ট গরম থাকে)।

"আমরা প্লাজমা-মুখী পদার্থের মৌলিক আচরণ নির্ধারণ করার চেষ্টা করছি অবক্ষয় প্রক্রিয়াগুলিকে আরও ভাল বোঝার লক্ষ্যে যাতে আমরা শক্তিশালী, নতুন উপকরণ তৈরি করতে পারি," বলেছেন শক্তি বিভাগের ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির পদার্থ বিজ্ঞানী চ্যাড প্যারিশ৷ তিনি জার্নালের একটি গবেষণার সিনিয়র লেখকবৈজ্ঞানিক প্রতিবেদনযে চুল্লী-প্রাসঙ্গিক অবস্থার অধীনে টাংস্টেনের অবক্ষয় অন্বেষণ.

যেহেতু টংস্টেনের সমস্ত ধাতুর সর্বোচ্চ গলনাঙ্ক রয়েছে, এটি প্লাজমা-মুখী উপকরণগুলির জন্য একটি প্রার্থী। যদিও এর ভঙ্গুরতার কারণে, একটি বাণিজ্যিক পাওয়ার প্লান্ট সম্ভবত টংস্টেন অ্যালয় বা কম্পোজিট দিয়ে তৈরি হবে। নির্বিশেষে, কীভাবে শক্তিশালী পারমাণবিক বোমাবাজি টংস্টেনকে মাইক্রোস্কোপিকভাবে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে শেখা ইঞ্জিনিয়ারদের পারমাণবিক উপকরণ উন্নত করতে সহায়তা করে।

"একটি ফিউশন পাওয়ার প্ল্যান্টের ভিতরে সবচেয়ে নৃশংস পরিবেশ ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য উপকরণ ডিজাইন করতে বলা হয়েছে," প্যারিশ বলেছেন। "এটি একটি জেট ইঞ্জিনের অভ্যন্তরের চেয়েও খারাপ।"

গবেষকরা প্লাজমা এবং মেশিনের উপাদানগুলির মিথস্ক্রিয়া অধ্যয়ন করছেন এমন উপাদানগুলি তৈরি করতে যা এই ধরনের কঠোর অপারেটিং অবস্থার জন্য মিলের চেয়ে বেশি। উপকরণ নির্ভরযোগ্যতা বর্তমান এবং নতুন পারমাণবিক প্রযুক্তির সাথে একটি মূল সমস্যা যা বিদ্যুৎ কেন্দ্রের নির্মাণ এবং অপারেটিং খরচের উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। তাই দীর্ঘ জীবনচক্রে কঠোরতার জন্য উপকরণ প্রকৌশলী করা গুরুত্বপূর্ণ।

বর্তমান গবেষণার জন্য, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা, সান দিয়েগো, কম শক্তিতে হিলিয়াম প্লাজমা দিয়ে টংস্টেন বোমাবর্ষণ করেছেন এবং স্বাভাবিক অবস্থায় ফিউশন চুল্লির অনুকরণ করেছেন। এদিকে, ORNL-এর গবেষকরা মাল্টিচার্জড আয়ন রিসার্চ ফ্যাসিলিটি ব্যবহার করে উচ্চ-শক্তির হিলিয়াম আয়নগুলির অনুকরণকারী বিরল অবস্থার সাথে টংস্টেন আক্রমণ করতে, যেমন একটি প্লাজমা ব্যাঘাত যা অস্বাভাবিকভাবে প্রচুর পরিমাণে শক্তি জমা করতে পারে।

ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি, স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি, স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি এবং ইলেক্ট্রন ন্যানোক্রিস্টালোগ্রাফি ব্যবহার করে, বিজ্ঞানীরা কম এবং উচ্চ-শক্তির অবস্থার অধীনে টাংস্টেন স্ফটিকের বুদবুদের বিবর্তন এবং আকৃতি এবং গঠনগুলির বৃদ্ধি "টেন্ড্রিল" নামক বৈশিষ্ট্যগুলি চিহ্নিত করেছেন। তারা নমুনাগুলিকে অ্যাপফাইভ নামক একটি ফার্মে প্রিসেশন ইলেক্ট্রন ডিফ্র্যাকশনের জন্য পাঠিয়েছে, একটি উন্নত ইলেক্ট্রন ক্রিস্টালোগ্রাফি কৌশল, বিভিন্ন পরিস্থিতিতে বৃদ্ধির প্রক্রিয়া অনুমান করার জন্য।

কয়েক বছর ধরে বিজ্ঞানীরা জানেন যে টংস্টেন এক মিটারের বিলিয়নথ স্কেলে স্ফটিক টেন্ড্রিল তৈরি করে বা ন্যানোমিটার - এক ধরণের ছোট লন তৈরি করে প্লাজমাতে সাড়া দেয়। বর্তমান সমীক্ষায় দেখা গেছে যে নিম্ন-শক্তির বোমাবাজি দ্বারা উত্পাদিত টেন্ড্রিলগুলি উচ্চ-শক্তির আক্রমণের দ্বারা সৃষ্ট হওয়ার চেয়ে ধীর-বর্ধমান, সূক্ষ্ম এবং মসৃণ-ফজের ঘন কার্পেট গঠন করে।

ধাতুগুলিতে, পরমাণুগুলি তাদের মধ্যে সংজ্ঞায়িত শূন্যস্থান সহ একটি সুশৃঙ্খল কাঠামোগত বিন্যাস অনুমান করে। যদি একটি পরমাণু স্থানচ্যুত হয়, একটি খালি স্থান, বা "শূন্যতা" থেকে যায়। বিলিয়ার্ড বলের মতো বিকিরণ যদি একটি পরমাণুকে তার সাইট থেকে ছিটকে দেয় এবং একটি খালি জায়গা ছেড়ে দেয়, সেই পরমাণুটিকে কোথাও যেতে হবে। এটি স্ফটিকের অন্যান্য পরমাণুর মধ্যে নিজেকে ক্র্যামস করে, একটি ইন্টারস্টিশিয়াল হয়ে ওঠে।

সাধারণ ফিউশন-চুল্লী অপারেশন ডাইভারটরকে খুব কম-শক্তির হিলিয়াম পরমাণুর উচ্চ প্রবাহের কাছে প্রকাশ করে। "একটি হিলিয়াম আয়ন বিলিয়ার্ড বলের সংঘর্ষের জন্য যথেষ্ট জোরে আঘাত করছে না, তাই বুদবুদ বা অন্যান্য ত্রুটি তৈরি করতে এটিকে জালির মধ্যে লুকিয়ে থাকতে হবে," প্যারিশ ব্যাখ্যা করেছিলেন।

UT-ORNL গভর্নরের চেয়ার ব্রায়ান ওয়ার্থের মত তাত্ত্বিকরা এই সিস্টেমের মডেল তৈরি করেছেন এবং বিশ্বাস করেন যে উপাদানটি জালি থেকে স্থানচ্যুত হয় যখন বুদবুদগুলি টেন্ড্রিলের বিল্ডিং ব্লকে পরিণত হয়। হিলিয়াম পরমাণুগুলি এলোমেলোভাবে জালির চারপাশে ঘুরে বেড়ায়, প্যারিশ বলেন। তারা অন্যান্য হিলিয়ামের সাথে ধাক্কা খায় এবং বাহিনীতে যোগ দেয়। অবশেষে ক্লাস্টারটি তার সাইট থেকে একটি টংস্টেন পরমাণুকে ছিটকে দেওয়ার জন্য যথেষ্ট বড়।

“প্রতিবার বুদ্বুদ বড় হওয়ার সময় এটি তাদের সাইট থেকে আরও কয়েকটি টাংস্টেন পরমাণুকে ঠেলে দেয় এবং তাদের কোথাও যেতে হবে। তারা পৃষ্ঠের প্রতি আকৃষ্ট হতে যাচ্ছে,” প্যারিশ বলেন. "এটি, আমরা বিশ্বাস করি, সেই প্রক্রিয়া যার দ্বারা এই ন্যানোফাজ তৈরি হয়।"

কম্পিউটেশনাল বিজ্ঞানীরা তাদের পারমাণবিক স্তরে বা ন্যানোমিটারের আকার এবং ন্যানোসেকেন্ড টাইম স্কেলগুলিতে পদার্থগুলি অধ্যয়নের জন্য সুপার কম্পিউটারে সিমুলেশন চালান। প্রকৌশলীরা সেন্টিমিটার দৈর্ঘ্য এবং ঘন্টার সময় স্কেলে, প্লাজমার দীর্ঘ এক্সপোজারের পরে কীভাবে উপকরণগুলি ভ্রূণ, ফাটল এবং অন্যথায় আচরণ করে তা অনুসন্ধান করেন। "কিন্তু এর মধ্যে খুব কম বিজ্ঞান ছিল," প্যারিশ বলেছিলেন, যার পরীক্ষা বস্তুগত অবক্ষয়ের প্রথম লক্ষণ এবং ন্যানোটেন্ড্রিল বৃদ্ধির প্রাথমিক পর্যায়ে অধ্যয়ন করার জন্য এই জ্ঞানের ফাঁকটি পূরণ করেছিল।

তাহলে ফাজ কি ভালো না খারাপ? "Fuzz-এর ক্ষতিকারক এবং উপকারী উভয় বৈশিষ্ট্যই থাকতে পারে, কিন্তু যতক্ষণ না আমরা এটি সম্পর্কে আরও জানতে পারি, আমরা ভালকে উচ্চারণ করার সময় খারাপকে দূর করার চেষ্টা করার জন্য উপকরণগুলি ইঞ্জিনিয়ার করতে পারি না," প্যারিশ বলেছিলেন। প্লাস দিকে, অস্পষ্ট টংস্টেন তাপ লোড নিতে পারে যা বাল্ক টাংস্টেন ফাটবে এবং বাল্ক টাংস্টেনের তুলনায় ফাজিতে ক্ষয় 10 গুণ কম। বিয়োগের দিকে, ন্যানোটেন্ড্রিলগুলি ভেঙে যেতে পারে, একটি ধুলো তৈরি করে যা প্লাজমাকে ঠান্ডা করতে পারে। বিজ্ঞানীদের পরবর্তী লক্ষ্য হল কীভাবে উপাদানটি বিকশিত হয় এবং ন্যানোটেন্ড্রিলগুলিকে পৃষ্ঠ থেকে দূরে ভেঙ্গে ফেলা কতটা সহজ তা শেখা।

ORNL অংশীদাররা সাম্প্রতিক স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি পরীক্ষাগুলি প্রকাশ করেছে যা টংস্টেন আচরণকে আলোকিত করে। একটি সমীক্ষা দেখিয়েছে যে টেন্ড্রিল বৃদ্ধি কোন পছন্দের অভিযোজনে অগ্রসর হয়নি। আরেকটি তদন্তে দেখা গেছে যে হিলিয়াম পরমাণু প্রবাহে প্লাজমা-মুখী টংস্টেনের প্রতিক্রিয়া শুধুমাত্র ন্যানোফুজ (নিম্ন প্রবাহে) থেকে ন্যানোফুজ প্লাস বুদবুদে (উচ্চ প্রবাহে) বিবর্তিত হয়েছে।

বর্তমান পেপারের শিরোনাম হল "হিলিয়াম এক্সপোজারের অধীনে বেড়ে ওঠা টংস্টেন ন্যানোটেন্ড্রিলের রূপবিদ্যা।"