ပေါင်းစပ်ဓာတ်ပေါင်းဖိုသည် အဓိကအားဖြင့် နေတွင်ဖြစ်ပေါ်သည့် တူညီသောဖြစ်စဉ်များပါဝင်သော သံလိုက်ပုလင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဒြူထရီယမ်နှင့် ထရီတီယမ် လောင်စာများသည် ဟီလီယမ်အိုင်းယွန်းများ၊ နျူထရွန်နှင့် အပူများကို ပေါင်းစပ်ဖွဲ့စည်းသည်။ ဤပူပြင်းသော အိုင်ယွန်ဓာတ်ငွေ့—ပလာစမာ—လောင်ကျွမ်းခြင်းကြောင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်ထုတ်ပေးသည့် တာဘိုင်များကို လှည့်ရန် ရေနွေးငွေ့ပြုလုပ်ရန် ရေသို့ လွှဲပြောင်းပေးသည်။ အထူးအပူပေးထားသော ပလာစမာသည် ဓာတ်ပေါင်းဖိုနံရံနှင့် divertor ကို အဆက်မပြတ် ခြိမ်းခြောက်နေပါသည်။ (ပလာစမာကို လောင်ကျွမ်းလောက်အောင် ပူနေစေရန် လည်ပတ်နေသော ဓာတ်ပေါင်းဖိုမှ စွန့်ပစ်ပစ္စည်းများကို ဖယ်ရှားပေးသည်)။

"ကျွန်ုပ်တို့သည် ပလာစမာကို မျက်နှာမူထားသည့် ပစ္စည်းများ၏ အခြေခံအမူအကျင့်များကို ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ နားလည်သဘောပေါက်စေရန် ရည်ရွယ်၍ ပျက်စီးယိုယွင်းနေသော ယန္တရားများကို ဆုံးဖြတ်ရန် ကြိုးစားနေပါသည်" ဟု စွမ်းအင်ဝန်ကြီးဌာန Oak Ridge အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းမှ ပစ္စည်းများ သိပ္ပံပညာရှင် Chad Parish က ပြောကြားခဲ့သည်။ သူသည် ဂျာနယ်တွင် လေ့လာမှုတစ်ခု၏ အကြီးတန်းစာရေးဆရာဖြစ်သည်။သိပ္ပံနည်းကျအစီရင်ခံစာများဓာတ်ပေါင်းဖိုနှင့်ဆက်စပ်သော အခြေအနေများအောက်တွင် အဖြိုက်စတင်၏ ယိုယွင်းပျက်စီးမှုကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့သည်။

tungsten သည် သတ္တုအားလုံး၏ အမြင့်ဆုံး အရည်ပျော်မှတ် ဖြစ်သောကြောင့်၊ ၎င်းသည် ပလာစမာ မျက်နှာစာ ပစ္စည်းများ အတွက် ကိုယ်စားလှယ်လောင်း ဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ ကြွပ်ဆတ်မှုကြောင့် စီးပွားဖြစ် ဓာတ်အားပေး စက်ရုံတစ်ရုံသည် အဖြိုက်စတင် အလွိုင်း သို့မဟုတ် ပေါင်းစပ် ဖြင့် ပြုလုပ်နိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ မည်သို့ပင်ဆိုစေကာမူ၊ ပြင်းထန်သော အဏုမြူဗုံးကြဲချမှုသည် အင်ဂျင်နီယာများအား နျူကလီးယားပစ္စည်းများ တိုးတက်ကောင်းမွန်အောင် ကူညီပေးသည့် tungsten microscopically အကျိုးသက်ရောက်မှုကို မည်ကဲ့သို့ အကျိုးသက်ရောက်စေသည်ကို လေ့လာပါ။

“ပေါင်းစပ်ဓာတ်အားပေးစက်ရုံအတွင်းက အရက်စက်ဆုံးပတ်ဝန်းကျင် အင်ဂျင်နီယာတွေကို ပစ္စည်းတွေ ဒီဇိုင်းထုတ်ဖို့ တောင်းဆိုဖူးပါတယ်” ဟု Parish က ပြောကြားခဲ့သည်။ "ဂျက်အင်ဂျင်ရဲ့ အတွင်းခန်းထက် ပိုဆိုးတယ်"

သုတေသီများသည် ပြင်းထန်သောလည်ပတ်မှုအခြေအနေများအတွက် ကိုက်ညီမှုထက် ပိုသောပစ္စည်းများကို ဖန်တီးရန်အတွက် ပလာစမာနှင့် စက်အစိတ်အပိုင်းများ၏ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လေ့လာနေကြသည်။ ပစ္စည်းများ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုသည် ဓာတ်အားပေးစက်ရုံများ၏ ဆောက်လုပ်ရေးနှင့် လည်ပတ်မှုကုန်ကျစရိတ်များအပေါ် သိသာထင်ရှားစွာ သက်ရောက်မှုရှိနေသည့် လက်ရှိနှင့် အသစ်သော နျူကလီးယားနည်းပညာများအတွက် အဓိကပြဿနာဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် အင်ဂျင်နီယာပစ္စည်းများသည် တာရှည်ခံနိုင်ရည်ရှိရန် အရေးကြီးပါသည်။

လက်ရှိလေ့လာမှုအတွက်၊ San Diego ကယ်လီဖိုးနီးယားတက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် ပုံမှန်အခြေအနေအောက်တွင် ပေါင်းစပ်ဓာတ်ပေါင်းဖိုကို တုပထားသည့် စွမ်းအင်နည်းသော ဟီလီယမ်ပလာစမာဖြင့် အဖြိုက်စတင်ကို ကြဲချခဲ့သည်။ ဤအတောအတွင်း ORNL မှသုတေသီများသည် Multicharged Ion Research Facility ကိုအသုံးပြု၍ ပုံမှန်မဟုတ်သောစွမ်းအင်ပမာဏများစွာကိုထည့်သွင်းနိုင်သည့်ပလာစမာပြတ်တောက်မှုကဲ့သို့သောရှားပါးအခြေအနေများကိုအတုယူသည့်စွမ်းအင်မြင့်ဟီလီယမ်အိုင်းယွန်းများဖြင့်အဖြိုက်စတင်ကိုချေမှုန်းခဲ့သည်။

transmission electron microscopy၊ transmission electron microscopy၊ scanning electron microscopy နှင့် electron nanocrystallography ကိုအသုံးပြု၍ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် tungsten crystal ရှိ ပူဖောင်းများ၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်နှင့် ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် "tendrils" ဟုခေါ်သော အဆောက်အဦများ၏ ကြီးထွားမှုကို ထင်ရှားစေသည်။ ၎င်းတို့သည် ကွဲပြားခြားနားသောအခြေအနေများအောက်တွင် ကြီးထွားမှုယန္တရားများကို ခန့်မှန်းရန်အတွက် အဆင့်မြင့်အီလက်ထရွန်ပုံဆောင်ခဲပုံဆောင်ခဲနည်းပညာဖြစ်သည့် precession electron diffraction အတွက် AppFive ဟုခေါ်သော ကုမ္ပဏီတစ်ခုထံ ပေးပို့ခဲ့သည်။

တန်စတင်သည် တစ်မီတာ၏ဘီလီယံနှင့်ချီသော အတိုင်းအတာဖြင့် ပုံဆောင်ခဲများဖွဲ့စည်းခြင်းဖြင့် ပလာစမာကို တုံ့ပြန်ကြောင်း သိပ္ပံပညာရှင်များသည် နှစ်အနည်းငယ်ကြာအောင် သိပ္ပံပညာရှင်များ သိရှိခဲ့ကြသည်။ လက်ရှိလေ့လာမှုတွင် စွမ်းအင်နိမ့်ဗုံးကြဲခြင်းမှ ထွက်လာသော အရွတ်များသည် စွမ်းအင်မြင့်မားစွာ တိုက်ခိုက်မှုမှ ဖန်တီးထားသည့် အရာများထက် ပိုမိုကြီးထွား နှေးကွေးကာ ပိုမိုချောမွေ့ကာ ချောမွေ့ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။

သတ္တုများတွင်၊ အက်တမ်များသည် ၎င်းတို့ကြားတွင် သတ်မှတ်ထားသော နေရာလပ်များဖြင့် စနစ်တကျ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ အစီအစဉ်ကို ယူဆသည်။ အက်တမ်ကို ရွှေ့ပြောင်းပါက၊ နေရာလွတ် သို့မဟုတ် "လစ်လပ်နေရာ" သည် ကျန်ရှိနေပါသည်။ ဓာတ်ရောင်ခြည်သည် ဘိလိယက်ဘောလုံးကဲ့သို့ ၎င်း၏ဆိုက်မှ အက်တမ်တစ်ခုကို ခေါက်ပြီး နေရာလွတ်တစ်ခုမှ ထွက်သွားပါက၊ ထိုအက်တမ်သည် တစ်နေရာသို့ ရောက်သွားမည်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် သလင်းကျောက်ရှိ အခြားအက်တမ်များကြားတွင် တွယ်ကပ်နေပြီး ကြားခံတစ်ခုဖြစ်လာသည်။

ပုံမှန် ပေါင်းစပ်ဓာတ်ပေါင်းဖို လုပ်ဆောင်ချက်သည် စွမ်းအင်အလွန်နည်းသော ဟီလီယမ်အက်တမ်များ၏ မြင့်မားသော flux ကို လမ်းကြောင်းပြောင်းပေးသည်။ "ဟီလီယမ်အိုင်းယွန်းသည် ဘိလိယက်ဘောလုံးကို တိုက်မိရန် လုံလောက်သော ပြင်းထန်စွာ မထိနိုင်သောကြောင့် ပူဖောင်းများ သို့မဟုတ် အခြားချို့ယွင်းချက်များ စတင်ဖြစ်ပေါ်လာရန် ရာဇမတ်ကွက်အတွင်းသို့ ခိုးဝင်ရန် လိုအပ်သည်" ဟု Parish မှ ရှင်းပြသည်။

UT-ORNL အုပ်ချုပ်ရေးမှူး၏ ဥက္ကဌ Brian Wirth ကဲ့သို့သော သီအိုရီပညာရှင်များသည် ဤစနစ်ကို စံနမူနာပြုပြီး ပူဖောင်းများဖြစ်လာသောအခါ ရာဇမတ်ကွက်မှ ရွှေ့ပြောင်းသွားမည့် ပစ္စည်းကို ယုံကြည်ကြသည်။ ဟီလီယမ် အက်တမ်များသည် ရာဇမတ်ကွက်များ လှည့်ပတ်ကာ အမှတ်တမဲ့ လှည့်ပတ်နေကြောင်း၊ ၎င်းတို့သည် အခြားသော ဟီလီယမ်များကို ဆောင့်ကန်ပြီး အင်အားစုများနှင့် ပူးပေါင်းကြသည်။ နောက်ဆုံးတွင် အစုအဝေးသည် ၎င်း၏ဆိုက်မှ ပက်တန်အက်တမ်တစ်ခုကို ခေါက်ချရန် လုံလောက်သည်။

“ပူဖောင်းကြီးထွားလာတိုင်း၊ ပိုတက်စတန်အက်တမ်နှစ်ခုကို သူတို့ရဲ့နေရာကနေ တွန်းထုတ်ပြီး တစ်နေရာရာကို သွားရမယ်။ သူတို့က မျက်နှာပြင်ပေါ်ကို ဆွဲဆောင်သွားမှာပါ” ဟု Parish က ပြောသည်။ "အဲဒါက ဒီ nanofuzz ​​ကို ပုံဖော်ပေးတဲ့ ယန္တရားပဲလို့ ကျွန်တော်တို့ ယုံကြည်ပါတယ်။"

ကွန်ပြူတာသိပ္ပံပညာရှင်များသည် ၎င်းတို့၏ အက်တမ်အဆင့် သို့မဟုတ် နာနိုမီတာအရွယ်အစားနှင့် နာနိုစက္ကန့်အချိန်စကေးများကို လေ့လာရန် စူပါကွန်ပြူတာများပေါ်တွင် သရုပ်ဖော်မှုများကို လုပ်ဆောင်သည်။ အင်ဂျင်နီယာများသည် ပလာစမာနှင့် ကြာကြာထိတွေ့ပြီးနောက်၊ စင်တီမီတာအရှည်နှင့် နာရီအချိန်စကေးများပေါ်တွင် ပစ္စည်းများမည်ကဲ့သို့ ကွဲအက်ခြင်း၊ ကွဲအက်ခြင်းနှင့် အခြားနည်းဖြင့် ပြုမူပုံကို အင်ဂျင်နီယာများက စူးစမ်းလေ့လာကြသည်။ “ဒါပေမယ့် အဲဒီကြားထဲမှာ သိပ္ပံနည်းကျရှိခဲ့တယ်” ဟု ပစ္စည်းပျက်စီးခြင်း၏ ပထမဆုံးလက္ခဏာများနှင့် nanotendril ကြီးထွားမှု အစောပိုင်းအဆင့်များကို လေ့လာရန် ဤအသိပညာကွာဟချက်ကို ဖြည့်ဆည်းပေးသည့် စမ်းသပ်မှုတွင် ပါရီရှ်က ပြောကြားခဲ့သည်။

ဒါဆို fuzz ကောင်းလား ဆိုးလား။ "Fuzz သည် ဘေးထွက်ဆိုးကျိုးနှင့် အကျိုးပြုသော ဂုဏ်သတ္တိများ နှစ်မျိုးလုံးရှိနိုင်သည်၊ သို့သော် ၎င်းအကြောင်းကို ကျွန်ုပ်တို့ ပိုမိုသိရှိသည်အထိ၊ အကောင်းကို အာရုံစိုက်နေစဥ်တွင် မကောင်းမှုများကို ဖယ်ရှားရန် အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ ပစ္စည်းများ မရနိုင်ပါ" ဟု Parish မှ ပြောကြားခဲ့သည်။ အပေါင်းဘက်တွင်၊ fuzzy tungsten သည် bulk tungsten ကို အက်ကွဲစေမည့် heat loads များကို ယူနိုင်ပြီး တိုက်စားမှုသည် bulk tungsten ထက် ၁၀ ဆ ပိုနည်းသည်။ အနုတ်ဘက်တွင်၊ nanotendrils များသည် ပလာစမာကို အေးစေသည့် ဖုန်မှုန့်များအဖြစ် ကွဲထွက်သွားနိုင်သည်။ သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ နောက်ရည်မှန်းချက်မှာ ရုပ်ဝတ္ထုများ မည်သို့ပြောင်းလဲလာသည်နှင့် မျက်နှာပြင်မှ nanotendrils များကို ခွဲထုတ်ရန် မည်မျှလွယ်ကူကြောင်း လေ့လာရန်ဖြစ်သည်။

ORNL လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် tungsten အပြုအမူကိုတောက်ပစေသည့် မကြာသေးမီက စကင်ဖတ်စစ်ဆေးသည့် အီလက်ထရွန်အဏုကြည့်စမ်းသပ်မှုများကို ထုတ်ပြန်ခဲ့သည်။ လေ့လာမှုတစ်ခုအရ tendril ကြီးထွားမှုသည် နှစ်သက်ရာ လမ်းကြောင်းတစ်ခုခုတွင် ဆက်လက်မတည်သွားကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ အခြားသော စုံစမ်းစစ်ဆေးမှုတွင် ပလာစမာ-မျက်နှာရှိ အဖြိုက်စတင်၏ တုံ့ပြန်မှုသည် nanofuzz ​​သာလျှင် (အနိမ့်ဆုံး flux တွင်) မှ nanofuzz ​​နှင့် ပူဖောင်းများ (မြင့်မားသော flux တွင်) သို့ ပြောင်းလဲသွားကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။

လက်ရှိစာတမ်း၏ ခေါင်းစဉ်မှာ "ဟီလီယမ် ထိတွေ့မှုအောက်တွင် ပေါက်ရောက်သော အဖြိုက်စတင်နာနိုပင်ငယ်များ၏ အသွင်အပြင်များ" ဖြစ်သည်။