ខាងក្នុងនៃម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រថាមពលលាយនុយក្លេអ៊ែរនាពេលអនាគតនឹងស្ថិតក្នុងចំណោមបរិយាកាសដ៏អាក្រក់បំផុតដែលមិនធ្លាប់មាននៅលើផែនដី។ តើ​អ្វី​ដែល​មាន​កម្លាំង​គ្រប់គ្រាន់​ក្នុង​ការ​ការពារ​ផ្នែក​ខាង​ក្នុង​នៃ​រ៉េអាក់ទ័រ​លាយ​បញ្ចូល​គ្នា​ពី​លំហូរ​កំដៅ​ដែល​ផលិត​ដោយ​ប្លាស្មា​ស្រដៀង​នឹង​យានអវកាស​ចូល​មក​ក្នុង​បរិយាកាស​ផែនដី​វិញ?

អ្នកស្រាវជ្រាវ ORNL បានប្រើ tungsten ធម្មជាតិ (ពណ៌លឿង) និង tungsten ដ៏សំបូរបែប (ពណ៌ទឹកក្រូច) ដើម្បីតាមដានសំណឹក ការដឹកជញ្ជូន និងការរៀបចំឡើងវិញនៃ tungsten ។ Tungsten គឺជាជម្រើសឈានមុខគេសម្រាប់ពាសដែកខាងក្នុងនៃឧបករណ៍លាយ។

Zeke Unterberg និងក្រុមរបស់គាត់នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Oak Ridge នៃនាយកដ្ឋានថាមពលបច្ចុប្បន្នកំពុងធ្វើការជាមួយបេក្ខជននាំមុខគេ៖ តង់ស្តែនដែលមានចំណុចរលាយខ្ពស់បំផុត និងសម្ពាធចំហាយទាបបំផុតនៃលោហធាតុទាំងអស់នៅលើតារាងតាមកាលកំណត់ ក៏ដូចជាកម្លាំង tensile ខ្ពស់ណាស់ — លក្ខណៈសម្បត្តិដែលធ្វើឱ្យវាសមល្អក្នុងការទទួលយកការរំលោភបំពានក្នុងរយៈពេលយូរ។ ពួកគេផ្តោតលើការយល់ដឹងពីរបៀបដែល tungsten នឹងដំណើរការនៅក្នុងម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រ fusion ដែលជាឧបករណ៍ដែលកំដៅអាតូមពន្លឺដល់សីតុណ្ហភាពក្តៅជាងស្នូលព្រះអាទិត្យ ដូច្នេះពួកវាបញ្ចូលគ្នា និងបញ្ចេញថាមពល។ ឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងរ៉េអាក់ទ័រលាយបញ្ចូលគ្នាត្រូវបានបំប្លែងទៅជាប្លាស្មាអ៊ីដ្រូសែន - ស្ថានភាពនៃសារធាតុដែលមានឧស្ម័នអ៊ីយ៉ូដដោយផ្នែក - ដែលបន្ទាប់មកត្រូវបានបង្ខាំងនៅក្នុងតំបន់តូចមួយដោយវាលម៉ាញេទិកខ្លាំងឬឡាស៊ែរ។

Unterberg អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាន់ខ្ពស់នៃផ្នែកថាមពល Fusion របស់ ORNL បាននិយាយថា "អ្នកមិនចង់ដាក់អ្វីមួយនៅក្នុងរ៉េអាក់ទ័ររបស់អ្នកដែលមានរយៈពេលត្រឹមតែពីរបីថ្ងៃប៉ុណ្ណោះ" ។ "អ្នកចង់មានជីវិតគ្រប់គ្រាន់។ យើង​ដាក់​សារធាតុ tungsten នៅ​ក្នុង​តំបន់​ដែល​យើង​រំពឹង​ថា​នឹង​មាន​ការ​បំផ្ទុះ​គ្រាប់​បែក​ប្លាស្មា​ខ្លាំង​ណាស់»។

នៅឆ្នាំ 2016 Unterberg និងក្រុមបានចាប់ផ្តើមធ្វើការពិសោធន៍នៅក្នុង tokamak ដែលជារ៉េអាក់ទ័រ fusion ដែលប្រើដែនម៉ាញេទិកដើម្បីផ្ទុកនូវរង្វង់ប្លាស្មានៅ DIII-D National Fusion Facility ដែលជាការិយាល័យអ្នកប្រើប្រាស់វិទ្យាសាស្ត្រ DOE នៅ San Diego ។ ពួកគេចង់ដឹងថាតើ tungsten អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីពាសដែកបន្ទប់បូមធូលីរបស់ tokamak - ការពារវាពីការបំផ្លិចបំផ្លាញយ៉ាងឆាប់រហ័សដែលបណ្តាលមកពីផលប៉ះពាល់នៃប្លាស្មា - ដោយមិនបំពុលប្លាស្មាខ្លួនវាយ៉ាងខ្លាំង។ ការចម្លងរោគនេះ ប្រសិនបើមិនមានការគ្រប់គ្រងគ្រប់គ្រាន់ទេនោះ នៅទីបំផុតអាចពន្លត់ប្រតិកម្មនៃការលាយបញ្ចូលគ្នាបាន។

លោក Unterberg បាននិយាយថា "យើងកំពុងព្យាយាមកំណត់ថាតើផ្នែកណានៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះនឹងអាក្រក់ជាពិសេស៖ កន្លែងដែល tungsten ទំនងជាបង្កើតភាពមិនស្អាតដែលអាចបំពុលប្លាស្មា" ។

ដើម្បីរកឱ្យឃើញនោះ អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើអ៊ីសូតូបដែលសំបូរទៅដោយសារធាតុ tungsten W-182 រួមជាមួយនឹងអ៊ីសូតូបដែលមិនអាចកែប្រែបាន ដើម្បីតាមដានសំណឹក ការដឹកជញ្ជូន និងការរៀបចំឡើងវិញនៃសារធាតុ tungsten ពីក្នុងឧបករណ៍បង្វែរ។ ការក្រឡេកមើលចលនារបស់ tungsten នៅក្នុងឧបករណ៍បង្វែរ - តំបន់មួយនៅក្នុងបន្ទប់ខ្វះចន្លោះដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីបង្វែរប្លាស្មានិងភាពមិនបរិសុទ្ធ - ផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវរូបភាពកាន់តែច្បាស់អំពីរបៀបដែលវារលាយចេញពីផ្ទៃក្នុង tokamak និងធ្វើអន្តរកម្មជាមួយប្លាស្មា។ អ៊ីសូតូប tungsten សំបូរទៅដោយធាតុគីមី និងរូបវន្តដូចគ្នាទៅនឹង tungsten ធម្មតា។ ការពិសោធន៍នៅ DIII-D បានប្រើការបញ្ចូលលោហៈតូចៗដែលស្រោបដោយអ៊ីសូតូបដែលសំបូរទៅដោយអ៊ីសូតូបដែលដាក់នៅជិតតំបន់លំហូរកំដៅខ្ពស់បំផុត ប៉ុន្តែមិនមែននៅត្រង់តំបន់មួយនៅក្នុងនាវាដែលជាធម្មតាហៅថាតំបន់អ្នកបង្វែរទិសដៅឆ្ងាយនោះទេ។ ដោយឡែកពីគ្នា នៅតំបន់បង្វែរដែលមានលំហូរខ្ពស់បំផុត ចំណុចកូដកម្ម អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើការបញ្ចូលជាមួយអ៊ីសូតូបដែលមិនបានកែប្រែ។ នៅសល់នៃអង្គជំនុំជម្រះ DIII-D ត្រូវបានពាសដែកដោយក្រាហ្វិច។

ការរៀបចំនេះបានអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវប្រមូលសំណាកនៅលើការស៊ើបអង្កេតពិសេសដែលបានបញ្ចូលជាបណ្តោះអាសន្ននៅក្នុងបន្ទប់សម្រាប់វាស់លំហូរមិនបរិសុទ្ធទៅ និងពីពាសដែក ដែលអាចផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវគំនិតច្បាស់លាស់បន្ថែមទៀតអំពីកន្លែងដែល tungsten ដែលបានលេចធ្លាយចេញពីឧបករណ៍បង្វែរចូលទៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះ។ មានប្រភពដើម។

លោក Unterberg បាននិយាយថា "ការប្រើប្រាស់អ៊ីសូតូបដែលសំបូរទៅដោយបានផ្តល់ឱ្យយើងនូវស្នាមម្រាមដៃតែមួយគត់" ។

វា​ជា​ការ​ពិសោធ​លើក​ដំបូង​ដែល​បាន​ធ្វើ​ឡើង​ក្នុង​ឧបករណ៍​លាយ។ គោលដៅមួយគឺដើម្បីកំណត់សម្ភារៈ និងទីតាំងល្អបំផុតសម្រាប់សម្ភារៈទាំងនេះសម្រាប់គ្រឿងសឹកក្នុងអង្គជំនុំជម្រះ ខណៈពេលដែលរក្សាភាពមិនបរិសុទ្ធដែលបណ្តាលមកពីអន្តរកម្មនៃវត្ថុធាតុប្លាស្មាដែលភាគច្រើនផ្ទុកទៅដោយឧបករណ៍បង្វែរនិងមិនបំពុលប្លាស្មាស្នូលដែលបង្ខាំងដោយមេដែកដែលប្រើដើម្បីបង្កើតការលាយបញ្ចូលគ្នា។

ភាពស្មុគស្មាញមួយជាមួយនឹងការរចនា និងប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍បង្វែរគឺការចម្លងរោគមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុងប្លាស្មាដែលបង្កឡើងដោយរបៀបធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មគែម ឬ ELMs ។ ព្រឹត្តិការណ៍ដែលមានថាមពលខ្ពស់ និងលឿនមួយចំនួន ដែលស្រដៀងទៅនឹងអណ្តាតភ្លើងព្រះអាទិត្យ អាចបំផ្លាញ ឬបំផ្លាញសមាសធាតុនៃនាវា ដូចជាចានបង្វែរជាដើម។ ភាពញឹកញាប់នៃ ELMs ដងក្នុងមួយវិនាទីព្រឹត្តិការណ៍ទាំងនេះកើតឡើង គឺជាសូចនាករនៃបរិមាណថាមពលដែលបញ្ចេញចេញពីប្លាស្មាទៅជញ្ជាំង។ ELMs ប្រេកង់ខ្ពស់អាចបញ្ចេញបរិមាណតិចនៃប្លាស្មាក្នុងមួយការផ្ទុះ ប៉ុន្តែប្រសិនបើ ELMs មិនសូវញឹកញាប់ទេ ប្លាស្មា និងថាមពលដែលបញ្ចេញនៅពេលផ្ទុះគឺខ្ពស់ ជាមួយនឹងប្រូបាប៊ីលីតេច្រើនជាងសម្រាប់ការខូចខាត។ ការស្រាវជ្រាវថ្មីៗនេះបានពិនិត្យមើលវិធីដើម្បីគ្រប់គ្រង និងបង្កើនប្រេកង់នៃ ELMs ដូចជាជាមួយនឹងការចាក់ថ្នាំគ្រាប់ ឬដែនម៉ាញេទិកបន្ថែមក្នុងទំហំតូចបំផុត។

ក្រុមរបស់ Unterberg បានរកឃើញ ដូចដែលពួកគេបានរំពឹងទុកថា ការមាន tungsten ឆ្ងាយពីចំណុចកូដកម្មលំហូរខ្ពស់ បង្កើនប្រូបាប៊ីលីតេនៃការចម្លងរោគយ៉ាងខ្លាំង នៅពេលដែលប៉ះពាល់នឹង ELMs ប្រេកង់ទាប ដែលមានមាតិកាថាមពលខ្ពស់ និងទំនាក់ទំនងលើផ្ទៃក្នុងមួយព្រឹត្តិការណ៍។ លើសពីនេះ ក្រុមការងារបានរកឃើញថា តំបន់គោលដៅឆ្ងាយនៃអ្នកបង្វែរនេះងាយនឹងបំពុល SOL ទោះបីជាជាទូទៅវាមានលំហូរទាបជាងចំណុចវាយប្រហារក៏ដោយ។ លទ្ធផលដែលមើលទៅហាក់ដូចជាផ្ទុយស្រឡះទាំងនេះកំពុងត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងបង្កើតគំរូអ្នកបង្វែរដែលកំពុងបន្តទាក់ទងនឹងគម្រោងនេះ និងការពិសោធន៍នាពេលអនាគតលើ DIII-D ។

គម្រោងនេះមានការចូលរួមពីក្រុមអ្នកជំនាញមកពីទូទាំងអាមេរិកខាងជើង រួមទាំងអ្នកសហការពីមន្ទីរពិសោធន៍រូបវិទ្យាព្រីនស្តុន ប្លាស្មា មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Lawrence Livermore មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Sandia ORNL អាតូមទូទៅ សាកលវិទ្យាល័យ Auburn សាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ានៅសាន់ឌីហ្គោ សាកលវិទ្យាល័យតូរ៉ុនតូ។ សាកលវិទ្យាល័យ Tennessee-Knoxville និងសាកលវិទ្យាល័យ Wisconsin-Madison ព្រោះវាបានផ្តល់ឧបករណ៍សំខាន់សម្រាប់ការស្រាវជ្រាវអន្តរកម្មវត្ថុធាតុប្លាស្មា។ ការិយាល័យវិទ្យាសាស្ត្ររបស់ DOE (វិទ្យាសាស្ត្រថាមពលចម្រុះ) បានផ្តល់ការគាំទ្រសម្រាប់ការសិក្សានេះ។

ក្រុម​នេះ​បាន​ចុះ​ផ្សាយ​ការ​ស្រាវ​ជ្រាវ​តាម​អ៊ីនធឺណិត​កាល​ពី​ដើម​ឆ្នាំ​នេះ​ក្នុង​ទិនានុប្បវត្តិការលាយនុយក្លេអ៊ែរ.

ការស្រាវជ្រាវអាចផ្តល់អត្ថប្រយោជន៍ភ្លាមៗដល់ Joint European Torus ឬ JET និង ITER ដែលឥឡូវនេះកំពុងសាងសង់នៅ Cadarache ប្រទេសបារាំង ដែលទាំងពីរនេះប្រើពាសដែក tungsten សម្រាប់អ្នកបង្វែរ។

លោក Unterberg បាននិយាយថា "ប៉ុន្តែយើងកំពុងសម្លឹងមើលអ្វីដែលលើសពី ITER និង JET - យើងកំពុងសម្លឹងមើល reactors រួមបញ្ចូលគ្នានាពេលអនាគត" ។ “តើ​កន្លែង​ណា​ដែល​ល្អ​បំផុត​ដើម្បី​ដាក់ tungsten ហើយ​កន្លែង​ណា​ដែល​អ្នក​មិន​គួរ​ដាក់ tungsten? គោល​ដៅ​ចុង​ក្រោយ​របស់​យើង​គឺ​ដើម្បី​បំពាក់​គ្រឿង​សឹក​ដល់​ម៉ាស៊ីន​ប្រតិកម្ម​រួម​របស់​យើង នៅ​ពេល​ដែល​វា​មក​តាម​វិធី​ដ៏​ឆ្លាតវៃ»។

លោក Unterberg បាននិយាយថា ក្រុមអ៊ីសូតូបស្ថិរភាពតែមួយគត់របស់ ORNL ដែលបានបង្កើត និងសាកល្បងថ្នាំកូតអ៊ីសូតូបដែលសំបូរទៅដោយសារធាតុមុនពេលដាក់វានៅក្នុងទម្រង់មានប្រយោជន៍សម្រាប់ការពិសោធន៍ បានធ្វើឱ្យការស្រាវជ្រាវអាចធ្វើទៅបាន។ គាត់បាននិយាយថា អ៊ីសូតូបនោះនឹងមិនមាននៅគ្រប់ទីកន្លែងទេ ប៉ុន្តែមកពីមជ្ឈមណ្ឌលជាតិអភិវឌ្ឍន៍អ៊ីសូតូបនៅ ORNL ដែលរក្សាស្តុកនូវសារធាតុស្ទើរតែទាំងអស់ដែលបំបែកដោយអ៊ីសូតូប។

Unterberg បាននិយាយថា "ORNL មានជំនាញពិសេស និងបំណងប្រាថ្នាពិសេសសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវប្រភេទនេះ" ។ "យើងមានកេរដំណែលយូរមកហើយនៃការបង្កើតអ៊ីសូតូប និងប្រើប្រាស់វានៅក្នុងការស្រាវជ្រាវគ្រប់ប្រភេទនៅក្នុងកម្មវិធីផ្សេងៗគ្នាជុំវិញពិភពលោក។"

លើសពីនេះទៀត ORNL គ្រប់គ្រង US ITER ។

បន្ទាប់មក ក្រុមការងារនឹងពិនិត្យមើលពីរបៀបដែលការដាក់ tungsten ចូលទៅក្នុងឧបករណ៍បង្វែររាងផ្សេងគ្នាអាចប៉ះពាល់ដល់ការចម្លងរោគនៃស្នូល។ ធរណីមាត្រ divertor ផ្សេងគ្នាអាចកាត់បន្ថយផលប៉ះពាល់នៃអន្តរកម្មនៃវត្ថុធាតុប្លាស្មានៅលើស្នូលប្លាស្មា ពួកគេបានកំណត់ទ្រឹស្តី។ ការដឹងពីរូបរាងដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់អ្នកបង្វែរ - សមាសធាតុចាំបាច់សម្រាប់ឧបករណ៍ប្លាស្មាដែលបង្ខាំងដោយម៉ាញេទិក - នឹងធ្វើឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកាន់តែខិតទៅជិតម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រប្លាស្មាដែលអាចដំណើរការបាន។

លោក Unterberg បាននិយាយថា "ប្រសិនបើយើងជាសង្គមមួយនិយាយថាយើងចង់ឱ្យថាមពលនុយក្លេអ៊ែរកើតឡើង ហើយយើងចង់ផ្លាស់ទីទៅដំណាក់កាលបន្ទាប់" Unterberg បាននិយាយថា "ការលាយបញ្ចូលគ្នានឹងក្លាយជាកន្លែងដ៏ពិសិដ្ឋ" ។