Tha reactar fusion gu bunaiteach na bhotal magnetach anns a bheil na h-aon phròiseasan a tha a’ tachairt sa ghrèin. Bidh connaidhean deuterium agus tritium a 'dèanamh fuse gus steam de ianan helium, neutronan agus teas a chruthachadh. Mar a bhios an gas teth, ionnach seo - ris an canar plasma - a’ losgadh, thèid an teas sin a ghluasad gu uisge gus smùid a dhèanamh gus roth-uidheaman a ghineas dealan a thionndadh. Tha am plasma superheated na chunnart cunbhalach do bhalla an reactor agus an dàibheadh ​​​​(a bheir air falbh sgudal bhon reactair obrachaidh gus am plasma a chumail teth gu leòr airson a losgadh).

“Tha sinn a’ feuchainn ri giùlan bunaiteach stuthan aghaidh plasma a dhearbhadh leis an amas tuigse nas fheàrr fhaighinn air uidheamachdan truaillidh gus an urrainn dhuinn stuthan làidir, ùra innleachadh," thuirt neach-saidheans stuthan Chad Parish bho Obair-lann Nàiseanta Oak Ridge aig Roinn Cumhachd. Tha e na àrd-ùghdar air sgrùdadh anns an irisAithisgean Saidheansaila rinn sgrùdadh air truailleadh tungsten fo chumhachan co-cheangailte ri reactor.

Leis gu bheil an ìre leaghaidh as àirde de mheatailtean aig tungsten, tha e na thagraiche airson stuthan aghaidh plasma. Air sgàth cho breagha ‘s a tha e, ge-tà, bhiodh ionad cumhachd malairteach nas dualtaiche a bhith air a dhèanamh de alloy tungstain no co-dhèanta. A dh’ aindeoin sin, le bhith ag ionnsachadh mu mar a tha spreadhadh atamach shunndach a’ toirt buaidh air tungsten gu microscopach a’ cuideachadh innleadairean gus stuthan niùclasach a leasachadh.

“Taobh a-staigh ionad cumhachd fusion tha an àrainneachd as brùideil a chaidh iarraidh air innleadairean stuthan a dhealbhadh a-riamh," thuirt Parish. “Tha e nas miosa na taobh a-staigh einnsean jet.”

Tha luchd-rannsachaidh a’ sgrùdadh eadar-obrachadh plasma agus co-phàirtean inneal gus stuthan a dhèanamh a tha nas freagarraiche airson suidheachaidhean obrach cho cruaidh. Tha earbsachd stuthan na phrìomh chùis le teicneòlasan niuclasach gnàthach is ùr aig a bheil buaidh mhòr air cosgaisean togail agus obrachaidh ionadan cumhachd. Mar sin tha e deatamach stuthan innleachadh airson cruas thairis air cuairtean-beatha fada.

Airson an sgrùdadh làithreach, thug luchd-rannsachaidh aig Oilthigh California, San Diego, ionnsaigh air tungsten le plasma helium aig lùth ìosal a’ dèanamh atharrais air reactair fusion fo chumhachan àbhaisteach. Aig an aon àm, chleachd luchd-rannsachaidh aig ORNL an Goireas Sgrùdaidh Ion Multicharged gus ionnsaigh a thoirt air tungsten le ianan helium àrd-lùth a ’dèanamh atharrais air suidheachaidhean tearc, leithid aimhreit plasma a dh’ fhaodadh tòrr lùth anabarrach mòr a thasgadh.

A’ cleachdadh microscopy dealanach tar-chuir, a’ sganadh microscopy dealanach tar-chuir, a’ sganadh microscopy dealanach agus nanocrystallography dealanach, chomharraich an luchd-saidheans mean-fhàs builgeanan anns a’ chriostail tungstain agus cumadh agus fàs structaran ris an canar “tendrils” fo chumhachan lùth ìosal agus àrd. Chuir iad na sampallan gu companaidh ris an canar AppFive airson eadar-dhealachadh dealanan precession, dòigh adhartach crystallography electron, gus dòighean fàis a lorg fo chumhachan eadar-dhealaichte.

Airson beagan bhliadhnaichean tha fios aig luchd-saidheans gu bheil tungsten a ’freagairt plasma le bhith a’ cruthachadh tendrils criostalach air sgèile billeanan de mheatair, no nanometers - faiche beag bìodach de sheòrsa. Lorg an sgrùdadh làithreach gu robh tendrils air an dèanamh le bomadh lùth nas ìsle a’ fàs nas slaodaiche, nas grinne agus nas socair - a’ cruthachadh brat-ùrlair nas dùmhail de fuzz - na an fheadhainn a chaidh a chruthachadh le ionnsaigh lùth nas àirde.

Ann am meatailtean, bidh dadaman a’ gabhail ri rèiteachadh structarail òrdail le beàrnan sònraichte eatorra. Ma thèid atom a chuir às a chèile, tha làrach falamh, no “àite bàn,” fhathast ann. Ma bhuaileas rèididheachd, mar ball billiard, dadam far an làrach aige agus a dh’ fhàgas àite bàn, feumaidh an atom sin a dhol am badeigin. Bidh e ga chuairteachadh fhèin eadar dadaman eile sa chriostail, a’ fàs mar eadar-roinneil.

Bidh obrachadh àbhaisteach fusion-reactor a’ toirt an t-slighe gu sruth àrd de atoman helium lùth-ìosal. “Chan eil ian helium a’ bualadh cruaidh gu leòr airson an tubaist ball billiard a dhèanamh, agus mar sin feumaidh e sleamhnachadh a-steach don lattice gus tòiseachadh air builgeanan no uireasbhaidhean eile a chruthachadh," mhìnich Parish.

Tha teòirichean mar Brian Wirth, Cathraiche Riaghladair UT-ORNL, air an siostam a dhealbhadh agus tha iad den bheachd gu bheil an stuth a thèid a chuir a-mach às a’ chliath nuair a thig builgeanan gu bhith na bhlocaichean togail de tendrils. Bidh dadaman helium a’ dol timcheall an lann air thuaiream, thuirt Parish. Bidh iad a 'bualadh a-steach do heliums eile agus a' tighinn còmhla. Mu dheireadh tha an cruinneachadh mòr gu leòr airson atom tungsten a leagail far an làraich aige.

“Gach uair a dh’ fhàsas am builgean bidh e a’ putadh dhà a bharrachd dadaman tungstain far na làraich aca, agus feumaidh iad a dhol a dh’ àiteigin. Tha iad gu bhith air an tàladh chun uachdar, ”thuirt Parish. “Is e sin, tha sinn a’ creidsinn, an dòigh anns am bi an nanofuzz ​​seo a ’cruthachadh.”

Bidh luchd-saidheans coimpiutaireachd a 'ruith samhlaidhean air supercomputers gus stuthan a sgrùdadh aig an ìre atamach aca, no meud nanometer agus ìrean ùine nanosecond. Bidh innleadairean a’ sgrùdadh mar a bhios stuthan a’ fàs brònach, a’ sgàineadh, agus gan giùlan fhèin às deidh dhaibh a bhith fada fosgailte do phlasma, a rèir fad ceudameatairean agus clàran-ama uair a thìde. “Ach cha robh mòran saidheans eatorra,” thuirt Paraiste, a lìon an deuchainn seo a’ bheàrn eòlais seo gus sgrùdadh a dhèanamh air a’ chiad chomharran air truailleadh stuthan agus ìrean tràtha fàs nanotendril.

Mar sin a bheil fuzz math no dona? “Tha e coltach gum bi an dà chuid feartan millteach agus buannachdail aig Fuzz, ach gus am bi barrachd fios againn mu dheidhinn, chan urrainn dhuinn stuthan innleachadh gus feuchainn ri cuir às do dhroch fhad ‘s a tha sinn a’ neartachadh na tha math, "thuirt Parish. Air an taobh adhartach, dh’ fhaodadh tungstain fuzzy luchdan teas a ghabhail a bhiodh a’ sgàineadh mòr-thungstain, agus tha bleith 10 tursan nas lugha ann an fuzzy na tungsten mòr. Air an taobh as lugha, faodaidh nanotendrils briseadh dheth, a 'cruthachadh duslach a dh' fhaodas plasma fhuarachadh. Is e an ath amas aig an luchd-saidheans ionnsachadh mar a bhios an stuth ag atharrachadh agus dè cho furasta ‘s a tha e na nanotendrils a bhriseadh air falbh bhon uachdar.

Dh'fhoillsich na com-pàirtichean ORNL deuchainnean microscopy dealanach o chionn ghoirid a tha a 'soilleireachadh giùlan tungstain. Sheall aon sgrùdadh nach deach fàs tendril air adhart ann an stiùireadh sam bith a b’ fheàrr leotha. Sheall sgrùdadh eile gun do dh’ fhàs freagairt tungsten aghaidh plasma gu flux atom helium bho nanofuzz ​​a-mhàin (aig ìre ìosal) gu nanofuzz ​​plus builgeanan (aig ìre àrd flux).

Is e tiotal a’ phàipeir làithreach “Morphologies of tungsten nanotendrils air fàs fo nochdadh helium.”