ພາຍໃນຂອງເຕົາປະຕິກອນພະລັງງານນິວເຄລຍໃນອະນາຄົດຈະຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ໂຫດຮ້າຍທີ່ສຸດທີ່ເຄີຍຜະລິດຢູ່ໃນໂລກ. ອັນໃດທີ່ແຂງແຮງພໍທີ່ຈະປົກປ້ອງພາຍໃນຂອງເຕົາປະຕິກອນຟິວຊັນຈາກການໄຫຼວຽນຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ຜະລິດໃນ plasma ຄືກັບຍານອາວະກາດທີ່ເຂົ້າມາສູ່ຊັ້ນບັນຍາກາດຂອງໂລກ?

ນັກຄົ້ນຄວ້າ ORNL ໄດ້ນໍາໃຊ້ tungsten ທໍາມະຊາດ (ສີເຫຼືອງ) ແລະ tungsten ອຸດົມສົມບູນ (ສີສົ້ມ) ເພື່ອຕິດຕາມການເຊາະເຈື່ອນ, ການຂົນສົ່ງແລະການທົດແທນຂອງ tungsten. Tungsten ແມ່ນທາງເລືອກຊັ້ນນໍາສໍາລັບປະຈໍາຕະກູນພາຍໃນຂອງອຸປະກອນ fusion.

Zeke Unterberg ແລະທີມງານຂອງລາວຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Oak Ridge ຂອງພະແນກພະລັງງານໃນປະຈຸບັນກໍາລັງເຮັດວຽກກັບຜູ້ສະຫມັກຊັ້ນນໍາ: tungsten, ເຊິ່ງມີຈຸດລະລາຍສູງສຸດແລະຄວາມກົດດັນຂອງອາຍແກັສຕ່ໍາສຸດຂອງໂລຫະທັງຫມົດໃນຕາຕະລາງໄລຍະເວລາ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມແຮງ tensile ສູງຫຼາຍ -. ຄຸນສົມບັດທີ່ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມທີ່ຈະໃຊ້ການລ່ວງລະເມີດສໍາລັບເວລາດົນນານ. ພວກເຂົາເຈົ້າກໍາລັງສຸມໃສ່ການເຂົ້າໃຈວ່າ tungsten ຈະເຮັດວຽກແນວໃດພາຍໃນເຄື່ອງປະຕິກອນຟິວຊັນ, ອຸປະກອນທີ່ໃຫ້ຄວາມຮ້ອນອະຕອມຂອງແສງສະຫວ່າງກັບອຸນຫະພູມທີ່ຮ້ອນກວ່າແກນຂອງແສງຕາເວັນເພື່ອໃຫ້ພວກເຂົາ fuse ແລະປ່ອຍພະລັງງານ. ອາຍແກັສໄຮໂດເຈນໃນເຕົາປະຕິກອນຟິວຊັນຖືກປ່ຽນເປັນ plasma ໄຮໂດເຈນ - ສະພາບຂອງສານທີ່ປະກອບດ້ວຍອາຍແກັສ ionized ບາງສ່ວນ - ຫຼັງຈາກນັ້ນຖືກກັກຂັງຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຂະຫນາດນ້ອຍໂດຍພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທີ່ເຂັ້ມແຂງຫຼືເລເຊີ.

ທ່ານ Unterberg, ນັກວິທະຍາສາດຄົ້ນຄວ້າອາວຸໂສຂອງພະແນກພະລັງງານ Fusion ຂອງ ORNL ກ່າວວ່າ "ທ່ານບໍ່ຕ້ອງການເອົາບາງສິ່ງບາງຢ່າງເຂົ້າໄປໃນເຕົາປະຕິກອນຂອງທ່ານທີ່ມີພຽງແຕ່ສອງສາມມື້ເທົ່ານັ້ນ". “ເຈົ້າຢາກມີຊີວິດທີ່ພຽງພໍ. ພວກເຮົາວາງ tungsten ໃນເຂດທີ່ພວກເຮົາຄາດວ່າຈະມີການລະເບີດໃນ plasma ສູງຫຼາຍ.”

ໃນປີ 2016, Unterberg ແລະທີມງານໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນການທົດລອງໃນ tokamak, ເຄື່ອງປະຕິກອນ fusion ທີ່ໃຊ້ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກເພື່ອບັນຈຸວົງຂອງ plasma, ທີ່ DIII-D National Fusion Facility, DOE Office of Science user facility in San Diego. ພວກເຂົາຕ້ອງການຮູ້ວ່າ tungsten ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຫຸ້ມເກາະຂອງຫ້ອງສູນຍາກາດຂອງ tokamak - ປົກປ້ອງມັນຈາກການທໍາລາຍຢ່າງໄວວາທີ່ເກີດຈາກຜົນກະທົບຂອງ plasma - ໂດຍບໍ່ມີການປົນເປື້ອນ plasma ຕົວມັນເອງ. ການປົນເປື້ອນນີ້, ຖ້າບໍ່ໄດ້ຮັບການຄຸ້ມຄອງຢ່າງພຽງພໍ, ໃນທີ່ສຸດກໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ປະຕິກິລິຢາ fusion ດັບໄດ້.

ທ່ານ Unterberg ກ່າວວ່າ "ພວກເຮົາໄດ້ພະຍາຍາມກໍານົດວ່າພື້ນທີ່ໃດໃນຫ້ອງຈະບໍ່ດີໂດຍສະເພາະ: ບ່ອນທີ່ tungsten ມັກຈະສ້າງສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ສາມາດປົນເປື້ອນ plasma ໄດ້," Unterberg ກ່າວ.

ເພື່ອຊອກຫາສິ່ງນັ້ນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ໄອໂຊໂທບທີ່ອຸດົມສົມບູນຂອງ tungsten, W-182, ພ້ອມກັບ isotope ທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງ, ເພື່ອຕິດຕາມການເຊາະເຈື່ອນ, ການຂົນສົ່ງແລະການປ່ຽນແທນຂອງ tungsten ຈາກພາຍໃນຕົວແຍກ. ການເບິ່ງການເຄື່ອນໄຫວຂອງ tungsten ພາຍໃນຕົວ divertor - ພື້ນທີ່ພາຍໃນຫ້ອງສູນຍາກາດທີ່ຖືກອອກແບບມາເພື່ອປ່ຽນ plasma ແລະ impurities - ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາເຫັນພາບທີ່ຊັດເຈນກວ່າວ່າມັນຈະທໍາລາຍຈາກພື້ນຜິວພາຍໃນ tokamak ແລະພົວພັນກັບ plasma. ໄອໂຊໂທບ tungsten ທີ່ອຸດົມສົມບູນມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະທາງເຄມີຄືກັນກັບ tungsten ປົກກະຕິ. ການທົດລອງຢູ່ DIII-D ໄດ້ນໍາໃຊ້ແຜ່ນໂລຫະຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ເຄືອບດ້ວຍໄອໂຊໂທບທີ່ອຸດົມສົມບູນທີ່ວາງຢູ່ໃກ້ກັບ, ແຕ່ບໍ່ແມ່ນຢູ່, ເຂດ flux ຄວາມຮ້ອນສູງສຸດ, ພື້ນທີ່ຢູ່ໃນເຮືອໂດຍທົ່ວໄປເອີ້ນວ່າ divertor ໄກເປົ້າຫມາຍ. ແຍກຕ່າງຫາກ, ໃນພາກພື້ນ divertor ທີ່ມີ fluxes ສູງທີ່ສຸດ, ຈຸດປະທ້ວງ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ inserts ກັບ isotope ບໍ່ໄດ້ປັບປຸງ. ສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງຫ້ອງ DIII-D ແມ່ນເກາະດ້ວຍ graphite.

ການຕິດຕັ້ງນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າເກັບກໍາຕົວຢ່າງກ່ຽວກັບ probes ພິເສດທີ່ໃສ່ຊົ່ວຄາວຢູ່ໃນຫ້ອງສໍາລັບການວັດແທກການໄຫຼຂອງ impurities ໄປແລະຈາກປະຈໍາຕະກູນເຮືອ, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາມີຄວາມຄິດທີ່ຊັດເຈນກວ່າບ່ອນທີ່ tungsten ທີ່ຮົ່ວອອກຈາກ divertor ເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງດັ່ງກ່າວ. ຕົ້ນກໍາເນີດ.

ທ່ານ Unterberg ກ່າວວ່າ "ການໃຊ້ໄອໂຊໂທບທີ່ອຸດົມສົມບູນໄດ້ໃຫ້ພວກເຮົາມີລາຍນິ້ວມືທີ່ເປັນເອກະລັກ".

ມັນແມ່ນການທົດລອງດັ່ງກ່າວຄັ້ງທໍາອິດທີ່ດໍາເນີນຢູ່ໃນອຸປະກອນ fusion. ເປົ້າຫມາຍຫນຶ່ງແມ່ນເພື່ອກໍານົດວັດສະດຸແລະສະຖານທີ່ທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ສໍາລັບການຫຸ້ມເກາະຫ້ອງ, ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມບໍ່ສະອາດທີ່ເກີດຈາກປະຕິສໍາພັນຂອງ plasma-material ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນບັນຈຸຢູ່ໃນຕົວ divertor ແລະບໍ່ປົນເປື້ອນ plasma ຫຼັກທີ່ມີແມ່ເຫຼັກທີ່ໃຊ້ໃນການຜະລິດ fusion.

ອາການແຊກຊ້ອນອັນໜຶ່ງກັບການອອກແບບ ແລະ ການດຳເນີນງານຂອງຕົວແຍກແມ່ນການປົນເປື້ອນຂອງຄວາມບໍ່ສະອາດໃນ plasma ທີ່ເກີດຈາກຮູບແບບທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນຂອບ ຫຼື ELMs. ບາງເຫດການທີ່ໄວ, ພະລັງງານສູງ, ຄ້າຍຄືກັບແສງຕາເວັນ, ສາມາດທໍາລາຍຫຼືທໍາລາຍອົງປະກອບຂອງເຮືອເຊັ່ນແຜ່ນ divertor. ຄວາມຖີ່ຂອງ ELMs, ເວລາຕໍ່ວິນາທີເຫດການເຫຼົ່ານີ້ເກີດຂື້ນ, ແມ່ນຕົວຊີ້ວັດຂອງຈໍານວນພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກ plasma ກັບກໍາແພງຫີນ. ELMs ທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງສາມາດປ່ອຍ plasma ໃນປະລິມານຕ່ໍາຕໍ່ການລະເບີດ, ແຕ່ຖ້າ ELMs ຫນ້ອຍລົງເລື້ອຍໆ, plasma ແລະພະລັງງານທີ່ປ່ອຍອອກມາຕໍ່ການລະເບີດແມ່ນສູງ, ມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍສໍາລັບຄວາມເສຍຫາຍ. ການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຜ່ານມາໄດ້ເບິ່ງວິທີການຄວບຄຸມແລະເພີ່ມຄວາມຖີ່ຂອງ ELMs, ເຊັ່ນ: ດ້ວຍການສີດເມັດຫຼືພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກເພີ່ມເຕີມໃນຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍ.

ທີມງານຂອງ Unterberg ພົບວ່າ, ຍ້ອນວ່າພວກເຂົາຄາດຫວັງ, ວ່າການມີ tungsten ໄກຈາກຈຸດປະທ້ວງທີ່ມີ flux ສູງຫຼາຍຈະເພີ່ມຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການປົນເປື້ອນໃນເວລາທີ່ສໍາຜັດກັບ ELMs ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາທີ່ມີເນື້ອໃນພະລັງງານສູງກວ່າແລະການຕິດຕໍ່ກັບຫນ້າດິນຕໍ່ເຫດການ. ນອກຈາກນັ້ນ, ທີມງານໄດ້ພົບເຫັນວ່າເຂດແດນໄກເປົ້າຫມາຍນີ້ມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການປົນເປື້ອນ SOL ເຖິງແມ່ນວ່າໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມັນມີ fluxes ຕ່ໍາກວ່າຈຸດປະທ້ວງ. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ເບິ່ງຄືວ່າກົງກັນຂ້າມເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍຄວາມພະຍາຍາມສ້າງແບບຈໍາລອງຕົວແຍກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບໂຄງການນີ້ແລະການທົດລອງໃນອະນາຄົດກ່ຽວກັບ DIII-D.

ໂຄງການນີ້ມີສ່ວນຮ່ວມກັບທີມງານຜູ້ຊ່ຽວຊານຈາກທົ່ວອາເມລິກາເຫນືອ, ລວມທັງຜູ້ຮ່ວມມືຈາກ Princeton Plasma Physics Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory, Sandia National Laboratories, ORNL, General Atomics, Auburn University, University of California at San Diego, University of Toronto, ມະຫາວິທະຍາໄລ Tennessee-Knoxville, ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Wisconsin-Madison, ຍ້ອນວ່າມັນໄດ້ສະຫນອງເຄື່ອງມືທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າປະຕິສໍາພັນຂອງວັດສະດຸໃນ plasma. ຫ້ອງການວິທະຍາສາດຂອງ DOE (ວິທະຍາສາດພະລັງງານ Fusion) ໃຫ້ການສະໜັບສະໜູນການສຶກສາ.

ທີມງານໄດ້ຈັດພີມມາການຄົ້ນຄວ້າອອນໄລນ໌ໃນຕົ້ນປີນີ້ໃນວາລະສານນິວເຄລຍ Fusion.

ການຄົ້ນຄວ້າດັ່ງກ່າວສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດທັນທີທັນໃດກັບ Joint European Torus, ຫຼື JET, ແລະ ITER, ປະຈຸບັນກໍາລັງກໍ່ສ້າງຢູ່ໃນ Cadarache, ປະເທດຝຣັ່ງ, ເຊິ່ງທັງສອງນໍາໃຊ້ເກາະ tungsten ສໍາລັບ divertor.

ທ່ານ Unterberg ກ່າວວ່າ "ແຕ່ພວກເຮົາກໍາລັງຊອກຫາສິ່ງທີ່ນອກເຫນືອໄປຈາກ ITER ແລະ JET - ພວກເຮົາກໍາລັງຊອກຫາເຕົາປະຕິກອນປະສົມປະສານໃນອະນາຄົດ," Unterberg ເວົ້າ. “ບ່ອນໃດດີທີ່ສຸດທີ່ຈະເອົາ tungsten, ແລະບ່ອນໃດທີ່ເຈົ້າບໍ່ຄວນໃສ່ tungsten? ເປົ້າຫມາຍສຸດທ້າຍຂອງພວກເຮົາແມ່ນເພື່ອປະກອບເຄື່ອງປະຕິກອນ fusion ຂອງພວກເຮົາ, ເມື່ອພວກເຂົາມາ, ໃນທາງທີ່ສະຫຼາດ."

Unterberg ກ່າວວ່າ ORNL ກຸ່ມ Isotopes ຄົງທີ່ທີ່ເປັນເອກະລັກ, ເຊິ່ງໄດ້ພັດທະນາແລະທົດສອບການເຄືອບ isotope ທີ່ອຸດົມສົມບູນກ່ອນທີ່ຈະວາງມັນໃນຮູບແບບທີ່ເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບການທົດລອງ, ເຮັດໃຫ້ການຄົ້ນຄວ້າເປັນໄປໄດ້. ໄອໂຊໂທບນັ້ນຈະບໍ່ມີຢູ່ບ່ອນໃດກໍ່ຕາມແຕ່ຈາກສູນພັດທະນາໄອໂຊໂທບແຫ່ງຊາດທີ່ ORNL, ເຊິ່ງຮັກສາສະສົມຂອງເກືອບທຸກອົງປະກອບຂອງ isotope ທີ່ແຍກອອກ, ລາວເວົ້າ.

ທ່ານ Unterberg ກ່າວວ່າ "ORNL ມີຄວາມຊ່ຽວຊານທີ່ເປັນເອກະລັກແລະຄວາມປາຖະຫນາໂດຍສະເພາະສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າປະເພດນີ້," Unterberg ເວົ້າ. "ພວກເຮົາມີມໍລະດົກອັນຍາວນານຂອງການພັດທະນາ isotopes ແລະນໍາໃຊ້ເຂົ້າໃນການຄົ້ນຄວ້າທຸກປະເພດໃນການນໍາໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນທົ່ວໂລກ."

ນອກຈາກນັ້ນ, ORNL ຄຸ້ມຄອງ US ITER.

ຕໍ່ໄປ, ທີມງານຈະເບິ່ງວິທີການເອົາ tungsten ເຂົ້າໄປໃນຕົວແຍກທີ່ມີຮູບຮ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນອາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການປົນເປື້ອນຂອງແກນ. ເລຂາຄະນິດ divertor ທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງປະຕິສໍາພັນຂອງ plasma ກັບວັດສະດຸໃນ plasma ຫຼັກ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ທິດສະດີ. ການຮູ້ຮູບຮ່າງທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບຕົວປ່ຽນ - ອົງປະກອບທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບອຸປະກອນ plasma ທີ່ມີແມ່ເຫຼັກຈໍາກັດ - ຈະເຮັດໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ໃກ້ຊິດກັບເຄື່ອງປະຕິກອນ plasma ທີ່ເປັນໄປໄດ້.

ທ່ານ Unterberg ກ່າວວ່າ "ຖ້າພວກເຮົາ, ໃນຖານະເປັນສັງຄົມ, ເວົ້າວ່າພວກເຮົາຕ້ອງການໃຫ້ພະລັງງານນິວເຄຼຍເກີດຂຶ້ນ, ແລະພວກເຮົາຕ້ອງການທີ່ຈະກ້າວໄປສູ່ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປ," Unterberg ກ່າວວ່າ, "ການລວມຕົວຈະເປັນບ່ອນສັກສິດ."