Реактори синтез аслан як шишаи магнитӣ мебошад, ки дорои ҳамон равандҳое мебошад, ки дар офтоб рух медиҳанд. Сӯзишвории дейтерий ва тритий ба ҳам мепайвандад ва буғи ионҳои гелий, нейтронҳо ва гармиро ба вуҷуд меорад. Вақте ки ин гази гарм ва ионизатсияшуда, ки плазма номида мешавад, сӯзонда мешавад, он гармӣ ба об интиқол дода мешавад, то буғро табдил диҳад, ки турбинаҳоеро, ки қувваи барқ ​​тавлид мекунанд, табдил диҳад. Плазмаи аз ҳад зиёд тафсондашуда ба девори реактор ва дивертор (ки партовҳоро аз реактори коркунанда хориҷ мекунад, то ки плазма ба қадри кофӣ гарм нигоҳ дошта шавад) таҳдид мекунад.

"Мо кӯшиш мекунем, ки рафтори бунёдии маводи бо плазма рӯбарӯшуда бо мақсади беҳтар фаҳмидани механизмҳои таназзулро муайян кунем, то мо тавонем маводҳои мустаҳкам ва навро таҳия кунем" гуфт олими мавод Чад Париш аз Лабораторияи миллии Оак Риҷ дар Департаменти энергетика. Ӯ муаллифи калони тадқиқот дар маҷалла мебошадҲисоботҳои илмӣки дар шароити реактор таназзули вольфрамро тадкик кардааст.

Азбаски вольфрам баландтарин нуқтаи обшавии ҳама металлҳоро дорад, он барои маводҳои плазма рӯ ба рӯ мешавад. Бо вуҷуди ин, аз сабаби осебпазирии худ, як нерӯгоҳи барқи тиҷоратӣ эҳтимолан аз хӯлаи волфрам ё таркиб сохта мешавад. Новобаста аз он, омӯхтани бомбаҳои энергетикии атомӣ ба вольфрам ба таври микроскопӣ ба муҳандисон беҳтар кардани маводи ҳастаӣ кӯмак мекунад.

"Дар дохили як нерӯгоҳи барқии синтезӣ бераҳмонатарин муҳандисонест, ки аз муҳандисон барои тарҳрезии мавод дархост карда шудаанд" гуфт Париш. "Ин аз дохили муҳаррики реактивӣ бадтар аст."

Муҳаққиқон таъсири мутақобилаи ҷузъҳои плазма ва мошинро меомӯзанд, то маводҳоеро созанд, ки ба чунин шароити сахти корӣ мувофиқат кунанд. Эътимоднокии мавод масъалаи асосии технологияҳои ҳастаӣ ва нав мебошад, ки ба хароҷоти сохтмон ва истифодаи нерӯгоҳҳои барқ ​​​​таъсири назаррас дорад. Аз ин рӯ, барои муҳандисии маводҳо барои тобоварӣ дар тӯли давраи тӯлонӣ муҳим аст.

Барои таҳқиқоти ҷорӣ, муҳаққиқони Донишгоҳи Калифорния, Сан Диего, вольфрамро бо плазмаи гелий бо энергияи кам, ки реактори синтезро дар шароити муқаррарӣ тақлид мекунанд, бомбаборон карданд. Дар ҳамин ҳол, муҳаққиқон дар ORNL Таҷҳизоти тадқиқотии бисёрҷабҳаи ионҳоро барои ҳамла ба волфрам бо ионҳои гелийи баланд, ки ба шароитҳои нодир, ба монанди вайроншавии плазма, ки миқдори ғайримуқаррарии энергияро ҷамъ мекунанд, истифода бурданд.

Олимон бо истифода аз микроскопияи электронии интиқол, микроскопияи электронии сканерӣ, микроскопияи электронии сканерӣ ва нанокристаллографияи электронӣ олимон эволютсияи футурҳо дар кристалл волфрам ва шакл ва афзоиши сохторҳоеро, ки дар шароити кам ва энергияи баланд ном доранд, тавсиф карданд. Онҳо намунаҳоро ба ширкати AppFive барои дифраксияи электронии пресессия, як усули пешрафтаи кристаллографияи электронӣ фиристоданд, то механизмҳои афзоишро дар шароитҳои гуногун муайян кунанд.

Дар тӯли чанд сол олимон медонистанд, ки волфрам ба плазма тавассути ташаккули риштаҳои кристаллӣ дар миқёси миллиардҳо як метр ё нанометрҳо - як навъ алафҳои ночиз ҷавоб медиҳад. Тадқиқоти ҳозира муайян кард, ки шохаҳои бомбгузорӣ бо энергияи камтар ҳосилшуда назар ба онҳое, ки дар натиҷаи ҳамлаи энергияи баландтар ба вуҷуд омадаанд, сусттар нашъунамо, нармтар ва нармтар буда, қолинҳои зичтари фузаро ташкил медоданд.

Дар металлҳо атомҳо як сохтори сохториро бо фосилаҳои муайяни байни онҳо қабул мекунанд. Агар атом кӯчонида шавад, макони холӣ ё "ҷойи холӣ" боқӣ мемонад. Агар радиатсия, ба мисли тӯби билярд, як атомро аз макони худ дур кунад ва ҷои холӣ гузорад, он атом бояд ба ҷое биравад. Он худро дар байни атомҳои дигари кристалл печида, ба фосилавӣ табдил меёбад.

Фаъолияти муқаррарии синтез-реактор диверторро ба ҷараёни баланди атомҳои гелийи энергияи хеле кам дучор мекунад. "Иони гелий барои бархӯрди тӯби билярд ба қадри кофӣ зарба намезанад, аз ин рӯ вай бояд ба торча ворид шавад, то ба ташаккули футур ё нуқсонҳои дигар шурӯъ кунад" гуфт Париш.

Назаршиносон ба монанди Брайан Вирт, раиси Губернатори UT-ORNL, системаро модел сохтаанд ва боварӣ доранд, ки маводе, ки ҳангоми пайдоиши футурҳо аз торҳо кӯчонида мешавад, ба блокҳои сохтмонии риштаҳо табдил меёбад. Париш гуфт, атомҳои гелий дар атрофи торча ба таври тасодуфӣ саргардон мешаванд. Онхо ба дигар гелийхо бархурда, куввахоро муттахид мекунанд. Дар ниҳоят, кластер ба қадри кофӣ калон аст, ки атоми волфрамро аз макони худ дур кунад.

"Ҳар дафъае, ки ҳубобӣ калон мешавад, он якчанд атомҳои вольфрамро аз сайтҳои худ берун мекунад ва онҳо бояд ба ҷое бираванд. Онҳо ба рӯи замин ҷалб карда мешаванд ”гуфт Париш. "Мо боварӣ дорем, ки ин механизмест, ки тавассути он ин нанофузз ба вуҷуд меояд."

Олимони ҳисоббарор дар суперкомпютерҳо моделиронӣ мекунанд, то маводҳоро дар сатҳи атомии онҳо ё андозаи нанометр ва миқёси наносония вақт омӯзанд. Муҳандисон меомӯзанд, ки чӣ гуна маводҳо пас аз таъсири тӯлонӣ ба плазма, аз рӯи ҷадвали дарозии сантиметр ва соатҳо шикаста мешаванд, мекафанд ва ба таври дигар рафтор мекунанд. "Аммо дар байни илм кам буд" гуфт Париш, ки таҷрибааш ин холигии донишро барои омӯзиши нишонаҳои аввалини таназзули моддӣ ва марҳилаҳои аввали афзоиши нанотендрил пур кард.

Пас, fuzz хуб аст ё бад? "Фузз эҳтимол дорад ҳам хосиятҳои зараровар ва ҳам судманд дошта бошад, аммо то даме ки мо дар бораи он бештар маълумот надорем, мо наметавонем маводҳоро муҳандисӣ кунем, то кӯшиш кунем, ки бадиҳоро аз байн барем ва ба хубӣ таъкид кунем" гуфт Париш. Ҷониби мусбӣ, вольфрами норавшан метавонад бори гармиро бигирад, ки волфрамро мешиканад ва эрозия нисбат ба вольфрам норавшан 10 маротиба камтар аст. Дар паҳлӯи манфӣ, нанотендрилҳо метавонанд шикаста, хокеро ба вуҷуд оранд, ки плазмаро хунук мекунанд. Ҳадафи навбатии олимон омӯхтани он аст, ки мавод чӣ гуна таҳаввул мекунад ва то чӣ андоза осон аст шикастани нанотендрилҳо аз рӯи замин.

Шарикони ORNL таҷрибаҳои электронии сканерии микроскопиро нашр карданд, ки рафтори волфрамро равшан мекунанд. Як тадқиқот нишон дод, ки афзоиши тамоюлҳо дар ягон самти афзалиятнок идома наёфтааст. Тадқиқоти дигар нишон дод, ки вокуниши вольфрам бо плазма ба ҷараёни атоми гелий танҳо аз нанофузз (дар ҷараёни паст) ба нанофузз ва футурҳои (дар ҷараёни баланд) эволютсия шудааст.

Сарлавҳаи мақолаи ҷорӣ "Морфологияҳои нанотендрилҳои вольфрам дар зери таъсири гелий парвариш карда мешаванд".