Olupilẹṣẹ idapọ jẹ pataki igo oofa ti o ni awọn ilana kanna ti o waye ni oorun. Deuterium ati tritium epo fiusi lati dagba kan oru ti helium ions, neutroni ati ooru. Bí gáàsì gbígbóná janjan, ionized—tí a ń pè ní pilasima—ti ń jó, ooru náà yóò gbé lọ sínú omi láti mú kí atẹ̀ wá láti yí àwọn atubani tí ń pèsè iná mànàmáná. Pilasima ti o gbona julọ jẹ irokeke ewu nigbagbogbo si ogiri riakito ati olutọpa (eyiti o yọ egbin kuro ninu riakito iṣẹ lati jẹ ki pilasima gbona to lati sun).

“A n gbiyanju lati pinnu ihuwasi ipilẹ ti awọn ohun elo ti nkọju si pilasima pẹlu ibi-afẹde ti awọn ilana ibajẹ oye ti o dara julọ ki a le ṣe ẹlẹrọ ti o lagbara, awọn ohun elo tuntun,” onimọ-jinlẹ awọn ohun elo Chad Parish ti Sakaani ti Agbara ti Oak Ridge National Laboratory sọ. O jẹ onkọwe agba ti iwadi kan ninu iwe akọọlẹIroyin ijinle sayensiti o ṣawari ibajẹ tungsten labẹ awọn ipo ti o ni ibatan si riakito.

Nitori tungsten ni aaye yo ti o ga julọ ti gbogbo awọn irin, o jẹ oludije fun awọn ohun elo ti nkọju si pilasima. Nitori wiwọ rẹ, sibẹsibẹ, ile-iṣẹ agbara iṣowo yoo ṣee ṣe diẹ sii ti alloy tungsten tabi apapo. Laibikita, kikọ ẹkọ nipa bawo ni atomiki atomiki ti o ni agbara ṣe ni ipa tungsten microscopically ṣe iranlọwọ fun awọn onimọ-ẹrọ ni ilọsiwaju awọn ohun elo iparun.

"Inu ile-iṣẹ agbara idapọ kan jẹ awọn onimọ-ẹrọ ayika ti o buruju julọ ti a ti beere lati ṣe apẹrẹ awọn ohun elo fun," Parish sọ. "O buru ju inu ti engine jet."

Awọn oniwadi n ṣe ikẹkọ ibaraenisepo ti pilasima ati awọn paati ẹrọ lati ṣe awọn ohun elo ti o ju ibaramu lọ fun iru awọn ipo iṣẹ lile. Igbẹkẹle awọn ohun elo jẹ ọrọ pataki pẹlu lọwọlọwọ ati awọn imọ-ẹrọ iparun tuntun ti o ni ipa pataki lori ikole ati awọn idiyele iṣẹ ti awọn ohun elo agbara. Nitorinaa o ṣe pataki si awọn ohun elo ẹlẹrọ fun lile lori awọn igbesi aye gigun.

Fun iwadi ti o wa lọwọlọwọ, awọn oniwadi ni University of California, San Diego, bombarded tungsten pẹlu pilasima helium ni agbara kekere ti n ṣe apẹẹrẹ riakito idapọ labẹ awọn ipo deede. Nibayi, awọn oniwadi ni ORNL lo Ile-iṣẹ Iwadi Ion Multicharged lati kọlu tungsten pẹlu awọn ions helium ti o ni agbara giga ti n ṣe apẹẹrẹ awọn ipo toje, gẹgẹbi idalọwọduro pilasima ti o le fi iye agbara ti o tobi pupọ sii.

Lilo ohun airi airi elekitironi gbigbe, ọlọjẹ gbigbe elekitironi airi, ọlọjẹ elekitironi microscopy ati elekitironi nanocrystallography, awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe afihan itankalẹ ti awọn nyoju ninu gara tungsten ati apẹrẹ ati idagbasoke ti awọn ẹya ti a pe ni “tendrils” labẹ awọn ipo agbara-kekere ati giga. Wọn fi awọn ayẹwo ranṣẹ si ile-iṣẹ kan ti a pe ni AppFive fun diffraction elekitironi precession, ilana imọ-ẹrọ elekitironi ti ilọsiwaju, lati sọ awọn ilana idagbasoke labẹ awọn ipo oriṣiriṣi.

Fún ọ̀pọ̀ ọdún sẹ́yìn làwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti mọ̀ pé tungsten máa ń dáhùn pa dà sí ẹ̀jẹ̀ nípa dídá àwọn tẹ́ńpìlì kristali ní ìwọ̀n bílíọ̀nù mẹ́tà kan, tàbí nanometers—àkókò kékeré kan. Iwadi lọwọlọwọ ṣe awari pe awọn iṣan ti a ṣe nipasẹ bombardment agbara-kekere ni o lọra-dagba, ti o dara julọ ati didan — ti n ṣe capeti denser ti fuzz — ju awọn ti a ṣẹda nipasẹ ikọlu agbara-giga.

Ninu awọn irin, awọn ọta gba eto igbekalẹ eleto pẹlu awọn alafo asọye laarin wọn. Ti atomu ba ti wa nipo, aaye ti o ṣofo, tabi “ofo,” ku. Ti itankalẹ, bii bọọlu billiard kan, kan atomu kan kuro ni aaye rẹ ti o si fi aaye silẹ, atomu yẹn ni lati lọ si ibikan. O pa ara rẹ mọ laarin awọn ọta miiran ninu gara, di ohun interstitial.

Iṣiṣẹ idapọ-apapọ deede ṣe afihan oludari si ṣiṣan giga ti awọn ọta helium ti agbara-kekere pupọ. “Ioni helium kan ko kọlu lile to lati ṣe ijamba bọọlu billiard, nitorinaa o ni lati wọ inu lattice lati bẹrẹ ṣiṣẹda awọn nyoju tabi awọn abawọn miiran,” Parish salaye.

Theorists bi Brian Wirth, a UT-ORNL Gomina ká Alaga, ti awoṣe awọn eto ati ki o gbagbo awọn ohun elo ti o olubwon nipo lati awọn lattice nigbati awọn nyoju dagba di awọn ile ohun amorindun ti tendrils. Awọn ọta Helium rin kakiri lattice laileto, Parish sọ. Wọn kọlu sinu awọn helium miiran ati darapọ mọ awọn ologun. Nikẹhin iṣupọ naa tobi to lati kọlu atomu tungsten kuro ni aaye rẹ.

“Ni gbogbo igba ti o ti nkuta dagba, o ma n ta awọn atomu tungsten tọkọtaya kan kuro ni awọn aaye wọn, ati pe wọn ni lati lọ si ibikan. Wọn yoo ni ifamọra si oke,” Parish sọ. “Iyẹn, a gbagbọ, ni ẹrọ nipasẹ eyiti nanofuzz ​​yii ṣe.”

Awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣiṣe awọn iṣeṣiro lori supercomputers lati ṣe iwadi awọn ohun elo ni ipele atomiki wọn, tabi iwọn nanometer ati awọn iwọn akoko nanosecond. Awọn onimọ-ẹrọ ṣawari bi awọn ohun elo ṣe nyọ, kiraki, ati bibẹẹkọ ṣe huwa lẹhin ifihan pipẹ si pilasima, lori gigun centimita ati awọn iwọn akoko wakati. "Ṣugbọn imọ-jinlẹ kekere wa laarin," Parish sọ, ẹniti idanwo rẹ kun aafo imọ yii lati ṣe iwadi awọn ami akọkọ ti ibajẹ ohun elo ati awọn ipele ibẹrẹ ti idagbasoke nanotendril.

Nitorina fuzz dara tabi buburu? "Fuzz ṣee ṣe lati ni awọn ohun-ini ipalara ati anfani, ṣugbọn titi ti a fi mọ diẹ sii nipa rẹ, a ko le ṣe awọn ohun elo ẹlẹrọ lati gbiyanju lati yọkuro buburu lakoko ti o n tẹnuba ohun ti o dara,” Parish sọ. Ni apa afikun, tungsten iruju le gba awọn ẹru ooru ti yoo fa tungsten olopobobo, ati ogbara jẹ awọn akoko 10 kere si ni iruju ju tungsten olopobobo. Ni ẹgbẹ iyokuro, nanotendrils le ya kuro, ti o ṣe eruku ti o le tutu pilasima. Ibi-afẹde ti o tẹle ti awọn onimọ-jinlẹ ni lati kọ ẹkọ bii ohun elo ṣe yipada ati bi o ṣe rọrun lati fọ awọn nanotendrils kuro ni oke.

Awọn alabaṣepọ ORNL ṣe atẹjade awọn adanwo oniwadi elekitironi aipẹ ti o tan imọlẹ ihuwasi tungsten. Iwadi kan fihan idagbasoke tendril ko tẹsiwaju ni eyikeyi iṣalaye ti o fẹ. Iwadi miiran fihan pe idahun ti tungsten ti nkọju si pilasima si ṣiṣan helium atom wa lati nanofuzz ​​nikan (ni ṣiṣan kekere) si nanofuzz ​​pẹlu awọn nyoju (ni ṣiṣan giga).

Akọle ti iwe lọwọlọwọ jẹ “Awọn ẹkọ nipa ẹkọ ti tungsten nanotendrils ti o dagba labẹ ifihan helium.”