Gudaha tamarta nukliyeerka mustaqbalka ee mustaqbalka waxay noqon doontaa mid ka mid ah bay'ada ugu daran ee abid laga soo saaro Dhulka. Waa maxay xoogga ku filan oo ka ilaalinaya gudaha fal-celinta fiyuuska ee qulqulka kulaylka ay soo saarto balaasmaha oo la mid ah maraakiibta hawada sare ee dib u soo galaya jawiga dhulka?

Cilmi-baarayaasha ORNL waxay adeegsadeen tungsten-dabiiciga ah (jaalle) iyo tungsten la xoojiyey (orange) si ay u raadiyaan nabaad-guurka, gaadiidka iyo dib-u-qaabaynta tungsten. Tungsten waa ikhtiyaarka ugu horreeya ee lagu hubeeyo gudaha qalabka fiyuuska.

Zeke Unterberg iyo kooxdiisa oo ka tirsan Waaxda Tamarta ee Oak Ridge Shaybaadhka Qaranka ayaa hadda la shaqeynaya musharaxa hogaaminaya: tungsten, kaas oo leh barta dhalaalka ugu sareysa iyo cadaadiska uumiga ugu hooseeya ee dhammaan biraha miiska xilliyeedka, iyo sidoo kale awood aad u sarreeya - guryaha taas oo ka dhigaysa mid si fiican ugu habboon in lagu xadgudbo wakhti dheer. Waxay diiradda saarayaan fahamka sida tungsten uu uga shaqeynayo gudaha reactor fusion, qalab kuleyliya atamka iftiinka heerkul ka kulul xudunta qorraxda si ay u fidaan oo u sii daayaan tamarta. Gaaska hydrogen-ka ee ku jira reactor-ka isku-dhafka ah ayaa loo beddelaa balasmaha hydrogen-waa xaalad xaalad ah oo ka kooban gaas qayb ahaan ionized-kaasoo markaa ku xaddidan gobol yar oo leh goobo birlab ah ama leysarka.

"Ma rabtid in aad geliso shay ku jira reactor-kaaga oo kaliya dhawr maalmood," ayuu yidhi Unterberg, saynisyahan sare oo cilmi-baadhiseed oo ka tirsan Qaybta Tamarta Fusion ee ORNL. "Waxaad rabtaa inaad haysato nolol kugu filan. Waxaan dhignay tungsten meelaha aan fileyno inay dhici doonto bam aad u sarreeya oo balaasmaha ah. "

Sannadkii 2016, Unterberg iyo kooxdu waxay bilaabeen inay tijaabooyin ku sameeyaan tokamak, fal-celiyeyaasha fiyuuska ah ee isticmaala magnetic-fields si ay ugu jiraan giraanta balasmaha, ee DIII-D National Fusion Facility, xarun adeegsade Xafiiska DOE ee Sayniska ee San Diego. Waxay rabeen inay ogaadaan in tungsten loo isticmaali karo in lagu hubeeyo qolka faakuumka ee tokamak-ka-ka ilaalinta burburka degdega ah ee ay keento saamaynta balaasmaha-iyado aan si weyn u wasakhayn balasmaha laftiisa. Wasakhayntan, haddii aan si ku filan loo maareyn, waxay ugu dambeyntii damin kartaa falcelinta fiyuuska.

"Waxaan isku daynay inaan go'aan ka gaarno aagagga qolka ka mid ah ayaa si gaar ah u xun: halkaasoo tungsten ay u badan tahay inay soo saarto wasakhyo wasakhaysan plasma," ayuu yiri Unterberg.

Si loo helo taas, cilmi-baarayaashu waxay isticmaaleen isotope la kobciyay ee tungsten, W-182, oo ay weheliso isotope aan la beddelin, si loo raad raaco nabaad-guurka, gaadiidka iyo dib-u-soo-celinta tungsten-ka gudaha leexiyaha. Marka la eego dhaqdhaqaaqa tungsten gudaha weeciye-waa meel ka mid ah qolka faakuumka ee loogu talagalay in lagu weeciyo balaasmaha iyo wasakhda-waxay siisay sawir cad oo ku saabsan sida ay uga soo baxdo sagxadaha gudaha tokamak oo ay ula fal gasho balaasmaha. Isotope-ka tungsten-ka hodanka ah wuxuu leeyahay sifooyin jireed iyo kiimiko oo la mid ah tan tungsten-ka caadiga ah. Tijaabooyinka DIII-D waxay adeegsadeen biro yar yar oo lagu dahaadhay isotope tayaysan oo la dhigay meel u dhow, laakiin aan ahayn, aagga qulqulka kulaylka ugu sarreeya, aagga markabka sida caadiga ah loo yaqaanno leexiyaha gobolka fog. Si gooni ah, gobolka leexiyaha leh qulqulka ugu sarreeya, dhibicda shaqo-joojinta, cilmi-baarayaashu waxay adeegsadeen gelinta isotope aan la beddelin. Inta ka hartay qolka DIII-D waxaa lagu gaashaaman yahay garaafka.

Habayntan ayaa u ogolaatay cilmi-baarayaashu inay soo ururiyaan muunado ku saabsan baadhitaano gaar ah oo si ku meel gaar ah loogu dhex geliyo qolka si loo cabbiro qulqulka wasakhaysan ee ka soo baxaya iyo ka soo baxa hubka markabka, taas oo siin karta fikrad sax ah oo ku saabsan halka tungsten-ka ka soo fakaday leexiyaha qolka uu leeyahay. asal ahaan.

"Isticmaalka isotope-ka la hodmay waxay na siisay faro gaar ah," ayuu yiri Unterberg.

Waxay ahayd tijaabadii ugu horreysay ee noocan oo kale ah oo lagu sameeyo aaladda fiyuuska. Hal yool ayaa ahaa in la go'aamiyo agabyada iyo goobta ugu fiican ee qalabkan loogu talagalay hubaynta qolka, iyada oo la ilaalinayo wasakhda ay keento isdhexgalka walxaha balaasmaha ee inta badan ku jira leexiyaha oo aan wasakhaynin balaasmaha xudunta u ah magnet-ku-xiran ee loo isticmaalo in lagu soo saaro fiyuuska.

Mid ka mid ah dhibka leh naqshadeynta iyo hawlgalka weeciniyeyaasha ayaa ah wasakh-xumada ku jirta balasmaha oo ay sababtay qaababka meel-geeska ah, ama ELMs. Qaar ka mid ah dhacdooyinkan degdega ah, tamarta sare leh, oo la mid ah ololka qorraxda, waxay dhaawici karaan ama burburin karaan qaybaha markabka sida taarikada leexiyaha. Inta jeer ee ELM-yada, waqtiyada ilbiriqsi kasta dhacdooyinkani dhacaan, waa tusaha cadadka tamarta laga soo daayo balasmaha ilaa gidaarka. ELM-yada soo noqnoqonaya waxay sii dayn karaan qaddar yar oo balaasma ah halkii qarax, laakiin haddii ELM-yadu ay ka yar yihiin, balaasmaha iyo tamarta la sii daayo qarax kasta ayaa sarreeya, oo leh suurtogalnimo weyn oo waxyeello ah. Cilmi-baaristii ugu dambeysay waxay eegtay siyaabaha lagu xakameynayo loona kordhiyo inta jeer ee ELM-yada, sida cirbadeynta pellet ama goobo magnetic dheeraad ah oo aad u yar.

Kooxda Unterberg waxay ogaadeen, sidii ay filayeen, in lahaanshaha tungstenka ka fog goobta shaqo-joojinta-sare ay si weyn u kordhisay suurtogalnimada faddaraynta marka ay la kulmaan ELM-yada soo noqnoqda ee hooseeya kuwaas oo leh tamar sare iyo xidhiidhka dusha dhacdo kasta. Intaa waxaa dheer, kooxdu waxay ogaatay in gobolkan bartilmaameedka fog yahay uu aad ugu nugul yahay wasakheynta SOL inkasta oo ay guud ahaan leedahay qulqulo hoose marka loo eego heerka shaqo joojinta. Natiijooyinkan u muuqda kuwa liddi ku ah waxaa lagu xaqiijiyay dadaallada qaabaynta weecinaha ee socda ee la xiriira mashruucan iyo tijaabooyinka mustaqbalka ee DIII-D.

Mashruucan waxaa ku lug lahaa koox khubaro ah oo ka kala yimid Waqooyiga Ameerika oo dhan, oo ay ku jiraan la-hawlgalayaasheeda Princeton Plasma Physics Laboratory, Lawrence Livermore Shaybaadhka Qaranka, Sandia National Laboratories, ORNL, Atomics General, Jaamacadda Auburn, Jaamacadda California ee San Diego, Jaamacadda Toronto, Jaamacadda Tennessee-Knoxville, iyo Jaamacadda Wisconsin-Madison, maadaama ay bixisay qalab muhiim ah oo cilmi-baarista isdhexgalka walxaha balaasmaha. Xafiiska Sayniska ee DOE (Fusion Energy Sciences) ayaa bixiyay taageerada daraasadda.

Kooxdu waxay daabacday cilmi-baaris online horaantii sanadkan joornaalkaFusion Nukliyeer.

Cilmi-baadhistu waxay isla markiiba ka faa'iidaysan kartaa Isku-dhafka Yurub ee Torus, ama JET, iyo ITER, oo hadda laga dhisayo Cadarache, France, labaduba waxay u isticmaalaan hubka tungstenka leexiyaha.

"Laakiin waxaan eegaynaa waxyaabo ka baxsan ITER iyo JET - waxaan eegaynaa fal-celiyeyaasha fiyuuska ee mustaqbalka," ayuu yiri Unterberg. "Xagee ugu fiican tahay in la dhigo tungsten, xaggeena waa inaadan dhigin tungsten? Hadafkayagu kama dambaysta ahi waa in aanu u hubsano fal-celiyeyaasha isku-dhafka ah, marka ay yimaadaan, hab caqli leh. "

Unterberg ayaa sheegay in kooxda gaarka ah ee ORNL ee Stable Isotopes, oo soo saartay oo tijaabisay daahanka isotope-ka ee la tayeeyay ka hor inta aan loo dhigin qaab faa'iido u leh tijaabada, ayaa ka dhigay cilmi-baarista suurtogalka ah. Isotope-kaas meelna lagama heli karo, laakiin waxaa laga heli karaa Xarunta Horumarinta Isotope ee Qaranka ee ORNL, taas oo haysa kaydka ku dhawaad ​​shay kasta oo gooni-gooni ah, ayuu yidhi.

"ORNL waxay leedahay khibrad gaar ah iyo rabitaan gaar ah oo loogu talagalay cilmi-baarista noocan oo kale ah," ayuu yiri Unterberg. "Waxaan leenahay dhaxal dheer oo ah horumarinta isotopes iyo isticmaalka kuwa dhammaan noocyada cilmi-baarista ee codsiyada kala duwan ee adduunka."

Intaa waxaa dheer, ORNL waxay maamushaa US ITER.

Marka xigta, kooxdu waxay eegi doontaa sida gelinta tungsten-ka leexiyayaal qaabab kale duwan u saameeyay wasakheynta xudunta. Geometries kala duwan ee leexiyayaashu waxay yareeynayaan saamaynta isdhexgalka balaasmaha-maaddada ee balasmaha xudunta u ah, way qiyaaseen. Ogaanshaha qaabka ugu wanagsan ee leexiyaha-waa qayb lagama maarmaanka u ah aaladda balasmaha ee magnetic-confined-waxay saynisyahannadu hal tallaabo u dhawaynaysaa reactor-ka balaasmaha jira.

"Haddii aan, bulsho ahaan, nidhaahno waxaan rabnaa tamarta nukliyeerka inay dhacdo, oo aan rabno inaan u gudubno marxaladda xigta," ayuu yiri Unterberg, "fududku wuxuu noqon lahaa dufanka quduuska ah."