Ny reactor fusion dia tavoahangy andriamby misy dingana mitovy amin'ny mitranga amin'ny masoandro. Ny deuterium sy ny tritium dia mitambatra mba hamorona etona misy hélium ions, neutrons ary hafanana. Rehefa mirehitra io gazy mafana sy misy ionized io — antsoina hoe plasma — dia afindra ao anaty rano io hafanana io mba hahatonga etona hampihodina ny turbine izay miteraka herinaratra. Mampidi-doza tsy tapaka ny rindrin'ny reactor sy ny divertor (izay manala ny fako ao amin'ny reactor miasa mba hitazonana ny plasma ho mafana tsara ny plasma).

“Miezaka hamantatra ny fitondran-tena fototra amin'ny fitaovana mifanandrify amin'ny plasma izahay mba hahatakarana tsara kokoa ny fomba fanimbana mba hahafahantsika manamboatra fitaovana matanjaka sy vaovao”, hoy i Chad Parish, mpahay siansa momba ny fitaovana ao amin'ny Laboratoara Nasionaly Oak Ridge ao amin'ny Departemantan'ny Angovo. Izy no mpanoratra zokiolona amin'ny fandalinana iray ao amin'ny diaryTatitra ara-tsiansaizay nandinika ny fahasimban'ny tungstène eo ambanin'ny fepetra mifandraika amin'ny reactor.

Satria ny tungstène no manana ny teboka avo indrindra amin'ny metaly rehetra, dia kandidà amin'ny fitaovana mifanatrika plasma izy io. Noho ny fahapotehany anefa, ny orinasa mpamokatra herinaratra ara-barotra dia mety ho vita amin'ny firaka tungstène na fitambarana. Na izany na tsy izany, ny fianarana momba ny fiantraikan'ny daroka atomika mahery vaika amin'ny tungstène microscopically manampy ny injeniera hanatsara ny fitaovana nokleary.

"Ao anatin'ny orinasa mpamokatra herinaratra fusion no misy ny injenieran'ny tontolo iainana feno herisetra indrindra nangatahana hamolavola fitaovana," hoy ny Parish. “Ratsy kokoa noho ny ao anaty motera jet izany.”

Ny mpikaroka dia mandalina ny fifandraisan'ny plasma sy ny kojakojan'ny milina mba hanaovana fitaovana izay mihoatra ny mifanentana amin'ny fepetra fiasana henjana toy izany. Ny fahatokisana ny fitaovana dia olana lehibe amin'ny teknolojia nokleary ankehitriny sy vaovao izay misy fiantraikany lehibe amin'ny vidin'ny fanorenana sy ny fiasan'ny orinasa mpamokatra herinaratra. Noho izany dia zava-dehibe ny manamboatra fitaovana ho an'ny fahamendrehana mandritra ny vanim-potoana maharitra.

Ho an'ny fanadihadiana amin'izao fotoana izao, ireo mpikaroka ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia, San Diego, dia nanapoaka baomba tungstène tamin'ny plasma helium amin'ny angovo ambany mimimicking reactor fusion amin'ny toe-javatra mahazatra. Nandritra izany fotoana izany, ny mpikaroka ao amin'ny ORNL dia nampiasa ny Multicharged Ion Research Facility mba hanafika ny tungstène miaraka amin'ny ion helium mahery vaika izay maka tahaka ny toe-javatra tsy fahita firy, toy ny fikorontanan'ny plasma izay mety hametraka angovo be dia be.

Amin'ny fampiasana microscopy elektronika fifindran'ny, scanning electron microscopy, scanning electron microscopy and electron nanocrystallography, ny mpahay siansa dia nanamarika ny fivoaran'ny bubbles ao amin'ny kristaly tungstène sy ny endrika ary ny fitomboan'ny rafitra antsoina hoe "tendrils" eo ambanin'ny fepetra ambany sy avo lenta. Nandefa ny santionany tany amin'ny orinasa iray antsoina hoe AppFive izy ireo ho an'ny diffraction electron precession, teknika crystallography elektronika mandroso, mba hamaritana ny mekanika fitomboana amin'ny toe-javatra samihafa.

Nandritra ny taona vitsivitsy, ny mpahay siansa dia nahafantatra fa ny tungstène dia mamaly ny ranon-dra amin'ny famoronana tendris kristaly amin'ny haavon'ny arivo tapitrisa metatra, na nanometera — karazana bozaka kely. Ny fandinihana amin'izao fotoana izao dia nahatsikaritra fa ny tendrils vokarin'ny daroka baomba ambany kokoa dia mihamitombo kokoa, mihamalemy kokoa ary mihamalemy kokoa - mamorona karipetra matevina kokoa - noho ireo noforonin'ny fanafihana mahery vaika.

Ao amin'ny metaly, ny atôma dia manana rafitra ara-drafitra milamina miaraka amin'ny elanelana voafaritra eo anelanelan'izy ireo. Raha misy atôma iray nafindra toerana, dia misy toerana tsy misy na inona na inona, na "fahabangan-toerana". Raha toa ny taratra, toy ny baolina billiard, mandondona atoma iray hiala amin'ny toerana misy azy ary mamela banga, dia tsy maintsy mandeha any amin'ny toerana iray io atoma io. Mifanohitra amin'ny atôma hafa ao amin'ny kristaly izy io, ka lasa interstitial.

Ny fiasan'ny fusion-reactor mahazatra dia mampiharihary ny divertor amin'ny fikorianan'ny atoma helium tena ambany dia ambany. "Tsy dia mamely mafy ny ion hélium mba hanaovana ny fifandonana amin'ny baolina billiard, noho izany dia tsy maintsy mitsambikina ao anaty makarakara izy vao manomboka mamorona bubbles na kilema hafa," hoy ny fanazavan'i Parish.

Ny teorista toa an'i Brian Wirth, Filohan'ny Governemanta UT-ORNL, dia namolavola ny rafitra ary mino fa ny akora izay miala amin'ny mason-koditra rehefa miforona ny bubbles dia lasa singa fototra amin'ny tendrils. Ny atôma hélium dia mandehandeha manodidina ny makarakara, hoy ny Paroasy. Midona amin'ny helium hafa izy ireo ary mitambatra. Amin'ny farany dia lehibe ny cluster mba handondona ny atoma tungstène amin'ny toerana misy azy.

"Isaky ny mitombo ny bubble dia manosika atôma tungstène maromaro miala amin'ny tranokalany, ary tsy maintsy mandeha any amin'ny toerana iray izy ireo. Ho voasarika ety ivelany izy ireo”, hoy ny Paroasy. "Izany, mino izahay, no mekanika namoronan'ity nanofuzz ​​ity."

Ny mpahay siansa computational dia manao simulation amin'ny supercomputers mba hianarana fitaovana amin'ny haavony atomika, na ny haben'ny nanometer sy ny mizana fotoana nanosecond. Ny injeniera dia mikaroka ny fomba simba, triatra, ary zavatra hafa rehefa avy nipoitra ela tamin'ny plasma, amin'ny halavan'ny santimetatra sy ny ora. "Saingy nisy siansa kely teo anelanelan'ny," hoy ny Parish, izay nanandrana nameno izany banga fahalalana izany mba handinihana ireo famantarana voalohany amin'ny fahasimbana ara-materialy sy ny dingana voalohan'ny fitomboan'ny nanotendril.

Ka tsara sa ratsy ny fuzz? "Azo inoana fa manana toetra manimba sy mahasoa ny Fuzz, saingy mandra-pahafantarantsika bebe kokoa momba izany dia tsy afaka manamboatra fitaovana isika hanandrana hanafoana ny ratsy ary hanasongadina ny tsara," hoy i Parish. Amin'ny lafiny iray, ny tungstène manjavozavo dia mety haka enta-mavesatry ny hafanana izay hamotika ny tungstène betsaka, ary in-10 heny ny fihoaram-pefy amin'ny fuzzy noho ny tungstène betsaka. Amin'ny lafiny minus, ny nanotendrils dia mety ho tapaka, mamorona vovoka izay afaka mampitony plasma. Ny tanjon'ny mpahay siansa manaraka dia ny hianatra ny fivoaran'ny fitaovana sy ny fomba mora ny manapaka ny nanotendrils hiala amin'ny tany.

Ny mpiara-miombon'antoka ORNL dia namoaka fanandramana mikroskopika elektronika scanning vao haingana izay manazava ny fihetsika tungstène. Ny fandinihana iray dia nampiseho fa ny fitomboan'ny tendril dia tsy nandeha tamin'ny fironana tiany indrindra. Ny fanadihadiana iray hafa dia nanambara fa ny valin'ny tungstène mitodika amin'ny plasma amin'ny flux atoma helium dia nivoatra avy amin'ny nanofuzz ​​ihany (amin'ny flux ambany) mankany amin'ny nanofuzz ​​miampy bubbles (amin'ny flux avo).

Ny lohatenin'ny gazety amin'izao fotoana izao dia "Morphologies of tungstène nanotendrils mitombo eo ambanin'ny helium."