Reaktorek fusion bi eslê xwe şûşeyek magnetîkî ye ku heman pêvajoyên ku li rojê diqewimin vedihewîne. Deuterium û tritium sotemenî li hev kom dibin û ji îyonên helyûm, notronan û germê buharek çêdikin. Gava ku ev gaza germ, îyonîzekirî - ku jê re plazma tê gotin - dişewite, ew germ di nav avê de tê veguheztin da ku buhar çêbike da ku turbînên ku elektrîkê çêdikin bizivirin. Plazmaya pir germkirî xeterek domdar li ser dîwarê reaktorê û berguhkerê (ya ku bermayiyan ji reaktora xebitandinê derdixe da ku plasma bi qasî ku bişewite germ bimîne) çêdike.

Zanyarê materyalê Chad Parish ji Laboratoriya Neteweyî ya Oak Ridge ya Wezareta Enerjiyê got: "Em hewl didin ku tevgera bingehîn a materyalên ku bi plazma re rû bi rû ne diyar bikin bi mebesta ku mekanîzmayên hilweşandinê çêtir fam bikin da ku em materyalên bihêz û nû endezyar bikin." Ew nivîskarê payebilind ê lêkolînek di kovarê de yeRaporên Zanistîku hilweşîna tungstenê di bin şert û mercên têkildar ên reaktorê de lêkolîn kir.

Ji ber ku tungsten ji hemî metalan xwedan xala helînê ya herî bilind e, ew berendamek ji bo materyalên rûbirûyê plazmayê ye. Lêbelê, ji ber ziravbûna wê, santralek elektrîkê ya bazirganî dê ji aliyek tungsten an jî pêkhatî were çêkirin. Tevî vê yekê, fêrbûna li ser ka bombebarana atomê ya enerjîk çawa bi mîkroskopî li tungstenê bandor dike, ji endezyaran re dibe alîkar ku materyalên nukleerî baştir bikin.

"Di hundurê santrala fusionê de cîhê herî hovane ye ku ji endezyarên hawîrdorê hatî xwestin ku ji bo sêwirana materyalan çêbikin," Parish got. "Ew ji hundurê motora jet xirabtir e."

Lekolînwan pêwendiya plazma û pêkhateyên makîneyê dixwînin da ku materyalên ku ji wan şert û mercên xebitandinê yên dijwar re ji hevûdu zêdetir in çêbikin. Pêbaweriya materyalan bi teknolojiyên nukleerî yên heyî û nû re pirsgirêkek sereke ye ku bandorek girîng li lêçûnên avakirin û xebitandina santralên elektrîkê dike. Ji ber vê yekê ew krîtîk e ku meriv materyalên ji bo serhişkiyê di heyamên dirêj ên jiyanê de endezyar bike.

Ji bo lêkolîna heyî, lêkolînerên li Zanîngeha Kalîforniyayê, San Diego, bi enerjiya kêm ku di bin şert û mercên normal de reaktorek fusionê teqlîd dike, tungsten bi plazmaya helyûmê bombe kirin. Di vê navberê de, lêkolînerên li ORNL Tesîsa Lêkolînê ya Iyonê ya Multicharged bikar anîn da ku êrîşî tungstenê bi îyonên helyûmê yên bi enerjiyê bilind bikin ku şert û mercên kêm dişibin hev, wek têkçûnek plazmayê ku dibe ku enerjiyek pir ne asayî razîne.

Bi karanîna mîkroskopiya elektronîkî ya veguheztinê, mîkroskopiya elektronîkî ya veguheztinê, mîkroskopiya elektronîkî ya şopandinê û nanokrîstalografya elektronîkî, zanyar pêşveçûna bilbilan di krîstala tungstenê de û şekl û mezinbûna strukturên bi navê "tendil" di bin şert û mercên enerjiya kêm û bilind de destnîşan kirin. Wan nimûne ji fîrmayek bi navê AppFive re şandin ji bo dabeşkirina elektronîkî ya pêşkeftî, teknîkek kristalografiya elektronîkî ya pêşkeftî, da ku mekanîzmayên mezinbûnê di bin şert û mercên cûda de destnîşan bikin.

Çend sal in zanyar dizanin ku tungsten bersivê dide plazmayê bi çêdikekên krîstalî yên li ser pîvana mîlyaryek metreyê, an nanometreyan - çînek piçûk. Lêkolîna heyî kifş kir ku tîrêjên ku ji hêla bombebarana enerjiya kêmtir ve têne hilberandin hêdî hêdî mezin dibin, xweşiktir û siviktir dibin - xalîçeyek fuzzê ya qelstir ava dikin - ji yên ku ji hêla êrişên enerjiya bilind ve hatine afirandin.

Di metalan de, atom lihevhatinek avahîsaziyek birêkûpêk bi cîhên diyarkirî di navbera wan de digirin. Ger atomek ji cih were, cîhek vala, an "valahî" dimîne. Ger radyasyon, mîna topek bîlardoyê, atomek ji cîhê wê qut bike û valahiyek bihêle, ew atom neçar e ku biçe cihekî. Ew xwe di navbera atomên din ên krîstalê de digire, dibe navberek.

Xebata fusion-reaktorê ya normal veguhêzkar li ber herikîna zêde ya atomên helyûmê yên pir kêm-enerjî derdixe holê. "Iyonek helyûmê bi têra xwe bi dijwarî naxebite ku têkeve topa bîlardoyê, ji ber vê yekê ew neçar e ku bi dizî bikeve nav tîrêjê da ku dest bi çêkirina bilbilan an kêmasiyên din bike," Parish diyar kir.

Teorîsyenên mîna Brian Wirth, Serokê Walî yê UT-ORNL, pergalê model kirine û bawer dikin ku maddeya ku dema ku bilbil çêdibin ji şebek vediqete, dibe blokên avahîsaziyê yên tîrêjan. Parîsh got, atomên helyûmê li dora tîrêjê bêserûber dizivirin. Ew li helyûmên din dikevin û dibin yek. Di dawiyê de ew kom têra xwe mezin e ku atomek tungstenê ji cîhê xwe derxe.

"Her gava ku bilbil mezin dibe, ew çend atomên tungstenê ji cîhên wan dûr dixe, û ew neçar in ku biçin cîhek. Ew ê ber bi rûyê erdê ve werin kişandin, "got Parish. "Ew, em bawer dikin, mekanîzmaya ku ev nanofuzz ​​çêdibe ye."

Zanyarên kompîturê simulasyonan li ser superkomputeran dimeşînin da ku materyalên di asta atomî de, an jî mezinahiya nanometer û pîvanên dema nanosecondê de lêkolîn bikin. Endezyar keşif dikin ka materyal piştî dirêjbûna dirêj li plazmayê, li ser pîvanên dirêjahiya santîmetre û demjimêran çawa dişewitin, diqelişin û wekî din tevdigerin. "Lê di navberê de hindik zanyarî hebû," got Parish, ku ceribandina wî ev valahiya zanînê tijî kir da ku yekem nîşanên hilweşîna maddî û qonaxên destpêkê yên mezinbûna nanotendrilê lêkolîn bike.

Ji ber vê yekê fuzz baş e an xirab e? "Dibe ku Fuzz hem xwedan taybetmendiyên zirardar û hem jî bikêr be, lê heya ku em di derheqê wê de bêtir zanibin, em nekarin materyalan endezyar bikin da ku hewl bidin ku xirabiyê ji holê rakin dema ku ya baş eşkere bikin," Parish got. Ji aliyê erênî ve, dibe ku tungstenê fuzzy barên germê bigire ku dê tûngstenê pir biqelişe, û erozyona di fuzzy de 10 carî kêmtir e ji volstena gir. Li aliyê kêm, nanotendrils dikarin bişkînin, tozek ku dikare plazmayê sar bike çêbike. Armanca din a zanyaran ew e ku fêr bibin ka madde çawa pêş dikeve û çuqasî hêsan e ku nanotendrilên ji rûyê xwe dûr bixin.

Hevalbendên ORNL ceribandinên mîkroskopî yên elektronîkî yên paşîn ên vê dawîyê weşandin ku tevgera tungstenê ronî dike. Lêkolînek destnîşan kir ku mezinbûna tendrikê di ti rêgezek bijarte de pêş neket. Lêpirsînek din eşkere kir ku berteka tungstenê ya ku bi plazmayê re rû bi rû ye ji herikîna atoma helyûmê tenê ji nanofuzz ​​(li herikîna kêm) berbi nanofuzz ​​plus bilbilan (di herikîna bilind de) derketiye.

Sernavê kaxeza heyî "Morfolojiyên nanotendrîlên tungstenê yên ku di bin rûxandina helyûmê de mezin dibin" e.