د فیوژن ریکټور په اصل کې یو مقناطیسي بوتل دی چې ورته پروسې لري چې په لمر کې پیښیږي. د Deuterium او tritium د سونګ مواد د هیلیم ایونونو، نیوټرونونو او تودوخې د بخار جوړولو لپاره فیوز کوي. لکه څنګه چې دا ګرم، ionized ګاز چې د پلازما په نوم یادیږي سوځوي، دا تودوخه اوبو ته لیږدول کیږي ترڅو بخار جوړ کړي ترڅو توربینونه بدل کړي چې بریښنا تولیدوي. سوپرهیټ شوی پلازما د ریکتور دیوال او ډیورټر ته دوامداره ګواښ رامینځته کوي (کوم چې د عملیاتي ریکټور څخه فضله لرې کوي ترڅو پلازما دومره تودوخه وساتي چې سوځیدلی شي).

"موږ هڅه کوو چې د پلازما سره مخ شوي موادو بنسټیز چلند وټاکو چې هدف یې د تخریب میکانیزمونو ښه پوهیدل دي نو موږ کولی شو قوي او نوي توکي انجینر کړو ،" د موادو ساینس پوه چاډ پاریش د انرژي د اوک ریج ملي لابراتوار څانګې وویل. هغه په ​​ژورنال کې د یوې مطالعې لوړ پوړی لیکوال دیساینسي راپورونهچې د ریکتور اړوند شرایطو لاندې د ټنګسټن تخریب وپلټئ.

ځکه چې ټنګسټن د ټولو فلزاتو ترټولو لوړ خټکي نقطه لري، دا د پلازما سره مخ شوي موادو لپاره نوماند دی. په هرصورت، د دې د خرابوالي له امله، د سوداګریز بریښنا فابریکه به ډیر احتمال د ټنګسټن الیاژ یا مرکب څخه جوړ وي. په هرصورت، د دې په اړه زده کړه چې څنګه انرژي لرونکي اټومي بمبارۍ په ټنګسټن مایکروسکوپیک ډول اغیزه کوي د انجنیرانو سره د اټومي موادو ښه کولو کې مرسته کوي.

پاریش وویل: "د فیوژن بریښنا فابریکې دننه ترټولو ظالمانه چاپیریال دی چې انجینرانو ته یې د موادو ډیزاین کولو غوښتنه کړې." "دا د جټ انجن د داخلي څخه بدتر دی."

څیړونکي د پلازما او ماشین اجزاو تعامل مطالعه کوي ترڅو داسې مواد رامینځته کړي چې د ورته سخت عملیاتي شرایطو لپاره د میچ څخه ډیر وي. د موادو اعتبار د اوسني او نوي اټومي ټیکنالوژیو سره یوه کلیدي مسله ده چې د بریښنا د فابریکو په جوړولو او عملیاتي لګښتونو کې د پام وړ اغیزه لري. نو دا د اوږد ژوند دوره کې د سختۍ لپاره د موادو انجینر کولو لپاره خورا مهم دی.

د اوسنۍ مطالعې لپاره، د کالیفورنیا په پوهنتون کې څیړونکو، سان ډیاګو، په ټیټه انرژي کې د هیلیم پلازما سره ټنګسټن بمبار کړ چې په نورمال شرایطو کې د فیوژن ریکټور نقل کوي. په ورته وخت کې، په ORNL کې څیړونکو د ملټي چارج شوي آیون څیړنې تاسیساتو څخه کار اخیستی ترڅو ټنګسټن باندې د لوړ انرژي هیلیم آئنونو سره برید وکړي چې نادر شرایط رامینځته کوي ، لکه د پلازما اختلال چې ممکن په غیر معمولي ډول لوی مقدار انرژي زیرمه کړي.

د ټرانسمیشن الیکترون مایکروسکوپي په کارولو سره ، د لیږد بریښنایی مایکروسکوپي سکین کول ، د الکترون مایکروسکوپي او الکترون نانوکریسټالګرافي سکین کول ، ساینس پوهانو په ټنګسټن کرسټال کې د بلبلونو تکامل او د ټیټ او لوړ انرژي شرایطو لاندې د "ټینډریل" په نوم جوړښتونو وده او وده مشخص کړه. دوی نمونې د Precession Electron diffraction لپاره د AppFive په نوم شرکت ته لیږلي، یو پرمختللی الکترون کریسټالوګرافي تخنیک، ترڅو په مختلفو شرایطو کې د ودې میکانیزمونه معلوم کړي.

د څو کلونو راهیسې ساینس پوهان پوهیدلي چې ټنګسټن د ملیارد مترو په پیمانه د کریسټالین تیندریلونو په جوړولو سره پلازما ته ځواب ورکوي ، یا نانومیټر - یو ډول کوچنی لان. اوسنۍ څیړنې وموندله چې د ټیټې انرژي بمبارۍ لخوا تولید شوي ټینډریلونه ورو وده کوي، ښه او نرم دي - د فز غالۍ جوړوي - د هغو په پرتله چې د لوړې انرژۍ برید لخوا رامینځته شوي.

په فلزاتو کې، اتومونه د دوی ترمنځ د ټاکل شوي ځایونو سره یو منظم جوړښتي ترتیب په غاړه لري. که یو اتوم بې ځایه شي، یو خالي سایټ، یا "خالي" پاتې کیږي. که وړانګې، لکه د بلیرډ بال په څیر، یو اټوم د خپل سایټ څخه لرې کړي او یو خالي ځای پریږدي، دا اتوم باید چیرته لاړ شي. دا په کرسټال کې د نورو اتومونو تر مینځ ځان راښکته کوي، یو انټرسټیټیل کیږي.

د نورمال فیوژن ریکټور عملیات ډیورټر د خورا ټیټ انرژي هیلیم اتومونو لوړ جریان ته رسوي. پاریش څرګنده کړه: "هیلیم آیون دومره سخته نه وهي چې د بلیرډ بال ټکر وکړي، نو دا باید په جالی کې چپه شي ترڅو د بلبلونو یا نورو عیبونو په جوړولو پیل وکړي."

تیوریسټانو لکه براین ویرت، د UT-ORNL د والي رییس، سیسټم ماډل کړی او باور لري چې هغه مواد چې له جالی څخه بې ځایه کیږي کله چې بلبلونه د ټنډریلونو ساختماني بلاکونه کیږي. پاریش وویل، د هیلیم اتومونه په تصادفي ډول د جالیو شاوخوا ګرځي. دوی نورو هیلیومونو سره ټکر کوي او د ځواکونو سره یوځای کیږي. په نهایت کې کلستر دومره لوی دی چې د ټنګسټن اتوم له خپل سایټ څخه وباسي.

"هرکله چې بلبل وده کوي دا د دوی د سایټونو څخه یو څو نور ټنګسټن اتومونه اړوي، او دوی باید چیرته لاړ شي. دوی به سطحې ته متوجه شي ، "پاریش وویل. "دا، موږ باور لرو، هغه میکانیزم دی چې له مخې یې دا نانوفوز جوړوي."

کمپیوټري ساینس پوهان په سوپر کمپیوټرونو کې سمولونه چلوي ترڅو د دوی په اټومي کچه مواد مطالعه کړي، یا د نانومیټر اندازه او د نانو ثانیه وخت پیمانه. انجنیران د سانتي مترو په اوږدوالي او د ساعت د وخت په پیمانه د پلازما سره د اوږد تماس وروسته څنګه مواد ګنډل، درزونه او بل ډول چلند کوي. "مګر په منځ کې لږ ساینس شتون درلود،" پاریش وویل، د هغې تجربې د پوهې دا تشه ډکه کړه چې د موادو د تخریب لومړنۍ نښې او د نانوټینډریل وده لومړني پړاوونه مطالعه کړي.

نو فز ښه یا بد دی؟ پاریش وویل: "فز احتمال لري چې دواړه زیانمنونکي او ګټور ملکیتونه ولري، مګر تر هغه چې موږ د دې په اړه نور معلومات پوهیږو، موږ نشو کولی داسې مواد انجینر کړو چې د بدو د له منځه وړلو هڅه وکړي پداسې حال کې چې ښه په ګوته کوي." بل اړخ ته، فزي ټنګسټن ممکن د تودوخې بارونه واخلي چې بلک ټنګسټن ماتوي، او تخریب د بلک ټنګسټن په پرتله په فزي کې 10 ځله کم دی. په منفي اړخ کې، نانوټینډریل کولی شي مات شي، یو دوړې جوړوي چې کولی شي پلازما یخ کړي. د ساینس پوهانو راتلونکی هدف دا دی چې پوه شي چې مواد څنګه وده کوي او د سطحې څخه د نانوټینډریل ماتول څومره اسانه دي.

د ORNL شریکانو وروستي سکیننګ الکترون مایکروسکوپي تجربې خپرې کړې چې د ټنګسټن چلند روښانه کوي. یوې څیړنې ښودلې چې د تندر وده په کوم غوره توب کې پرمخ نه ځي. یوې بلې څیړنې څرګنده کړه چې د پلازما سره مخامخ ټنګسټن د هیلیم اتوم فلکس ته غبرګون یوازې د نانوفوز (په ټیټ فلکس کې) څخه نانوفوز پلس بلبلونو ته (په لوړ فلکس کې) وده کړې.

د اوسنۍ مقالې سرلیک دی "د ټنګسټن نانوټینډریلونو مورفولوژي د هیلیم افشا کیدو لاندې کرل شوي."