مستقبل جي ايٽمي فيوزن انرجي ري ايڪٽرن جي اندر جا سڀ کان سخت ماحول هوندا جيڪي ڌرتيءَ تي پيدا ٿيا آهن. ڇا ايترو مضبوط آهي جو فيوزن ري ايڪٽر جي اندر کي پلازما جي پيدا ٿيندڙ گرمي جي وهڪري کان بچائڻ لاءِ زمين جي فضا ۾ ٻيهر داخل ٿيندڙ خلائي شٽل وانگر؟

ORNL محققن قدرتي ٽنگسٽن (پيلو) ۽ اينچڊ ٽنگسٽن (نارنگي) کي استعمال ڪيو ته جيئن ٽنگسٽن جي خرابي، ٽرانسپورٽ ۽ ريڊپوزيشن جو پتو لڳايو وڃي. ٽنگسٽن هڪ فيوزن ڊيوائس جي اندر کي هٿيار ڏيڻ لاءِ معروف اختيار آهي.

Zeke Unterberg ۽ هن جي ٽيم ڊپارٽمينٽ آف انرجي جي اوڪ ريج نيشنل ليبارٽري ۾ هن وقت اهم اميدوار سان گڏ ڪم ڪري رهيا آهن: ٽنگسٽن، جنهن ۾ سڀ کان وڌيڪ پگھلڻ وارو نقطو آهي ۽ سڀني دھاتن جو گهٽ ۾ گهٽ بخار جو دٻاء آهي دوراني ميز تي، انهي سان گڏ تمام گهڻي tensile طاقت- خاصيتون جيڪي ان کي چڱيءَ طرح موزون بڻائين ٿا استعمال ڪرڻ لاءِ ڊگھي عرصي تائين. انهن کي اهو سمجهڻ تي ڌيان ڏنو ويو آهي ته ٽنگسٽن هڪ فيوزن ري ايڪٽر جي اندر ڪيئن ڪم ڪندو، هڪ ڊوائيس جيڪو روشني ايٽم کي سج جي ڪور کان وڌيڪ گرمي پد تي گرم ڪري ٿو ته جيئن اهي فيوز ۽ توانائي کي آزاد ڪن. فيوزن ري ايڪٽر ۾ هائيڊروجن گيس کي هائيڊروجن پلازما ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي- مادي جي هڪ حالت جيڪا جزوي طور تي آئنائيزڊ گيس تي مشتمل هوندي آهي- جيڪا پوءِ مضبوط مقناطيسي شعبن يا ليزر ذريعي هڪ ننڍڙي علائقي ۾ محدود هوندي آهي.

”توهان پنهنجي ري ايڪٽر ۾ ڪا اهڙي شيءِ رکڻ نٿا چاهيو جيڪو صرف ڪجهه ڏينهن رهي،“ او آر اين ايل جي فيوزن انرجي ڊويزن ۾ هڪ سينئر ريسرچ سائنسدان انٽربرگ چيو. ”توهان ڪافي زندگي گذارڻ چاهيو ٿا. اسان ٽنگسٽن کي انهن علائقن ۾ رکون ٿا جتي اسان کي اميد آهي ته اتي تمام وڏا پلازما بمباري ٿيندي.

2016 ۾، انٽربرگ ۽ ٽيم ٽوڪماڪ ۾ تجربا ڪرڻ شروع ڪيا، هڪ فيوزن ري ايڪٽر جيڪو مقناطيسي شعبن کي استعمال ڪري ٿو پلازما جي هڪ انگ تي مشتمل آهي، DIII-D نيشنل فيوزن جي سهولت تي، هڪ DOE آفيس آف سائنس صارف جي سهولت سان ڊيوگو ۾. اهي ڄاڻڻ چاهيندا هئا ته ڇا ٽنگسٽن کي ٽوڪماڪ جي ويڪيوم چيمبر کي هٿيار ڏيڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو - ان کي پلازما جي اثرن جي ڪري تيز تباهي کان بچائي ٿو - بغير پلازما کي تمام گهڻو آلوده ڪرڻ کان سواءِ. هي آلودگي، جيڪڏهن ڪافي طور تي منظم نه ڪيو وڃي، آخرڪار فيوزن جي رد عمل کي ختم ڪري سگهي ٿي.

”اسان اهو طئي ڪرڻ جي ڪوشش ڪري رهيا هئاسين ته چيمبر ۾ ڪهڙا علائقا خاص طور تي خراب هوندا: جتي ٽنگسٽن گهڻو ڪري نجاست پيدا ڪرڻ جو امڪان هو جيڪو پلازما کي آلوده ڪري سگهي ٿو ،“ انٽربرگ چيو.

ان کي ڳولڻ لاءِ، محققن ٽنگسٽن جو هڪ افزوده آئسوٽوپ استعمال ڪيو، W-182، غير تبديل ٿيل آئسوٽوپ سان گڏ، ڊائيورٽر جي اندر کان ٽنگسٽن جي تباهي، نقل و حمل ۽ ٻيهر جمع ٿيڻ جو پتو لڳائڻ لاءِ. ڊائورٽر اندر ٽنگسٽن جي حرڪت کي ڏسندي - ويڪيوم چيمبر جي اندر هڪ علائقو جيڪو پلازما ۽ نجاست کي ڦيرائڻ لاءِ تيار ڪيو ويو آهي - انهن کي هڪ واضح تصوير ڏني ته اهو ڪيئن ٽوڪماڪ جي اندر سطحن مان خارج ٿئي ٿو ۽ پلازما سان رابطو ڪري ٿو. افزائش ٿيل ٽنگسٽن آئسوٽوپ ۾ ساڳيون جسماني ۽ ڪيميائي خاصيتون آهن جيئن باقاعده ٽنگسٽن. DIII-D تي تجربا استعمال ڪيا ويا ننڍڙا ڌاتو داخل ڪيا ويا جيڪي اينريچڊ آئسوٽوپ جي ويجهو رکيل آهن، پر نه، سڀ کان وڌيڪ گرمي جي وهڪري واري علائقي تي، جهاز ۾ هڪ علائقو جنهن کي عام طور تي ڊائيورٽر پري-ٽارگٽ علائقو سڏيو ويندو آهي. الڳ الڳ، هڪ divertor علائقي ۾ سڀ کان وڌيڪ وهڪري سان، هڙتال-پوائنٽ، محقق استعمال ڪيا inserts unmodified isotope سان. DIII-D چيمبر جو باقي حصو گرافائٽ سان هٿياربند آهي.

هن سيٽ اپ تحقيق ڪندڙن کي اجازت ڏني ته عارضي طور تي چيمبر ۾ داخل ڪيل خاص پروبس تي نمونا گڏ ڪري جهاز جي آرمر ڏانهن ۽ ناپاڪيءَ جي وهڪري کي ماپڻ لاءِ، جنهن سان کين وڌيڪ صحيح اندازو ٿي سگهي ٿو ته ٽنگسٽن جو لنگهندڙ لنگهه چيمبر ۾ ڪٿي لڪي ويو هو. پيدا ٿيو.

انٽربرگ چيو. ”تعمير ٿيل آاسوٽوپ استعمال ڪندي اسان کي هڪ منفرد فنگر پرنٽ ڏنو.

اهو پهريون تجربو هو جيڪو فيوزن ڊيوائس ۾ ڪيو ويو. هڪ مقصد اهو هو ته چيمبر آرمرنگ لاءِ انهن مواد لاءِ بهترين مواد ۽ هنڌ جو تعين ڪيو وڃي، جڏهن ته پلازما-مادي جي وچ ۾ ٿيندڙ ناپاڪيءَ کي برقرار رکيو وڃي جيڪو گهڻو ڪري ڊائيورٽر تي مشتمل هوندو آهي ۽ فيوزن پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ مقناطيس-محدود ڪور پلازما کي آلوده نه ڪندو آهي.

ڊائيورٽرز جي ڊيزائن ۽ آپريشن سان هڪ پيچيدگي پلازما ۾ ناپاڪ آلودگي آهي جيڪا ايج-لوڪلائزڊ طريقن، يا ELMs جي ڪري ٿي. انهن مان ڪجهه تيز، تيز توانائي وارا واقعا، سولر فليئرز وانگر، جهازن جي اجزاء کي نقصان پهچائي يا تباهه ڪري سگهن ٿا جهڙوڪ ڊائيورٽر پليٽ. ELMs جي تعدد، في سيڪنڊ جي ڀيٽ ۾ اهي واقعا واقع ٿين ٿا، هڪ اشارو آهي توانائي جي مقدار جو پلازما کان ڀت ڏانهن جاري آهي. هاء فريڪوئنسي ELMs گهٽ مقدار ۾ پلازما في ايروشن کي جاري ڪري سگھن ٿا، پر جيڪڏهن ELMs گهٽ بار بار آهن، پلازما ۽ توانائي في ايريپشن کي آزاد ڪري ٿي، نقصان جي وڏي امڪان سان. تازي تحقيق ELMs جي تعدد کي ڪنٽرول ڪرڻ ۽ وڌائڻ جي طريقن تي غور ڪيو آهي، جهڙوڪ پيلٽ انجيڪشن يا اضافي مقناطيسي شعبن سان تمام نن magnitudes تي.

انٽربرگ جي ٽيم ڏٺائين، جيئن انهن جي توقع هئي، ته ٽنگسٽن کي هاءِ فلڪس هڙتال واري نقطي کان پري رکڻ سان آلودگي جو امڪان تمام گهڻو وڌي ٿو جڏهن گهٽ فريڪوئنسي اي ايل ايمز جي سامهون اچي ٿو جن ۾ توانائي جو مواد ۽ سطح جو رابطو في ايونٽ وڌيڪ آهي. اضافي طور تي، ٽيم ڏٺائين ته هي ڦيرائيندڙ پري-هدف وارو علائقو SOL کي آلودگي ڪرڻ لاء وڌيڪ خطرناڪ هو جيتوڻيڪ اهو عام طور تي هڙتال واري نقطي کان گهٽ وهڪري آهي. اهي بظاهر متضاد نتيجا تصديق ڪري رهيا آهن هن پروجيڪٽ جي حوالي سان هلندڙ ڊائيورٽر ماڊلنگ ڪوششون ۽ مستقبل جي تجربن DIII-D تي.

هن پروجيڪٽ ۾ اتر آمريڪا جي ماهرن جي هڪ ٽيم شامل هئي، جنهن ۾ پرنسٽن پلازما فزڪس ليبارٽري، لارنس ليورمور نيشنل ليبارٽري، سانڊيا نيشنل ليبارٽريز، ORNL، جنرل ائٽمڪس، ابرن يونيورسٽي، ڪيليفورنيا يونيورسٽي سان ڊياگو، يونيورسٽي آف ٽورنٽو، يونيورسٽي آف ٽينيسي-نڪسويل، ۽ يونيورسٽي آف وڪوسنسن-ميڊيسن، جيئن اهو هڪ اهم اوزار مهيا ڪيو پلازما مواد جي رابطي جي تحقيق لاء. DOE جي آفيس آف سائنس (فيوژن انرجي سائنسز) مطالعي لاءِ مدد فراهم ڪئي.

ٽيم هن سال جي شروعات ۾ آن لائن تحقيق شايع ڪئي جرنل ۾نيوڪليئر فيوزن.

تحقيق فوري طور تي گڏيل يورپي ٽورس، يا JET، ۽ ITER کي فائدو ڏئي سگهي ٿي، جيڪو هاڻي Cadarache، فرانس ۾ تعمير هيٺ آهي، اهي ٻئي ڊورٽر لاء ٽنگسٽن آرمر استعمال ڪن ٿا.

"پر اسان ITER ۽ JET کان ٻاهر شين کي ڏسي رهيا آهيون - اسان مستقبل جي فيوزن ري ايڪٽرز کي ڏسي رهيا آهيون،" انٽربرگ چيو. ”ٽنگسٽن کي ڪٿي رکڻ چڱو آهي، ۽ ڪٿي ٽنگسٽن نه رکڻ گهرجي؟ اسان جو حتمي مقصد اسان جي فيوزن ري ايڪٽرن کي هٿيار ڏيڻ آهي، جڏهن اهي اچن، هڪ سمارٽ طريقي سان.

انٽربرگ چيو ته ORNL جي منفرد اسٽيبل آئسوٽوپس گروپ، جنهن ترقي يافته آئسوٽوپ ڪوٽنگ کي تيار ڪيو ۽ ان کي تجربي لاءِ مفيد فارم ۾ رکڻ کان اڳ، تحقيق کي ممڪن بڻايو. اهو آاسوٽوپ ڪٿي به موجود نه هوندو پر ORNL تي نيشنل آاسوٽوپ ڊولپمينٽ سينٽر کان، جيڪو تقريبن هر عنصر جو ذخيرو برقرار رکي ٿو آئسوٽوپي طور تي الڳ، هن چيو.

"ORNL کي هن قسم جي تحقيق لاءِ منفرد ماهر ۽ خاص خواهشون آهن ،" انٽربرگ چيو. "اسان وٽ آئيسوٽوپس کي ترقي ڪرڻ ۽ دنيا جي مختلف ايپليڪيشنن ۾ هر قسم جي تحقيق ۾ استعمال ڪرڻ جو هڪ ڊگهو ورثو آهي."

ان کان علاوه، ORNL US ITER کي منظم ڪري ٿو.

اڳيون، ٽيم ڏسندي ته ڪيئن ٽنگسٽن کي مختلف شڪلن جي ڊائيورٽرز ۾ رکڻ سان ڪور جي آلودگي کي متاثر ڪري سگھي ٿو. مختلف divertor جاميٽري بنيادي پلازما تي پلازما-مادي رابطي جي اثرن کي گھٽائي سگھي ٿي، اھي نظريا آھن. هڪ divertor لاءِ بهترين شڪل کي ڄاڻڻ - هڪ مقناطيسي محدود پلازما ڊيوائس لاءِ هڪ ضروري جزو - سائنسدانن کي هڪ قدم کي قابل عمل پلازما ري ايڪٽر جي ويجهو آڻيندو.

"جيڪڏهن اسان، هڪ سماج جي طور تي، چئون ٿا ته اسان ايٽمي توانائي چاهيون ٿا، ۽ اسان کي ايندڙ اسٽيج ڏانهن وڃڻ چاهيون ٿا،" انٽربرگ چيو، "فيوزن پاڪ گريل هوندو."