Inu ti awọn ifunpa agbara idapọmọra iparun iwaju yoo wa laarin awọn agbegbe ti o lagbara julọ ti a ṣejade lori Aye. Kini o lagbara to lati daabobo inu ti riakito idapọmọra lati awọn ṣiṣan ooru ti a ṣejade ni pilasima ti o jọra si awọn ọkọ oju-ofurufu ti n pada si afefe Earth?

Awọn oniwadi ORNL lo tungsten adayeba (ofeefee) ati tungsten imudara (osan) lati ṣe itopase ogbara, gbigbe ati atunkọ tungsten. Tungsten jẹ aṣayan asiwaju lati ṣe ihamọra inu ẹrọ idapọ kan.

Zeke Unterberg ati ẹgbẹ rẹ ni Sakaani ti Agbara's Oak Ridge National Laboratory n ṣiṣẹ lọwọlọwọ pẹlu oludije oludari: tungsten, eyiti o ni aaye yo ti o ga julọ ati titẹ oru ti o kere julọ ti gbogbo awọn irin lori tabili igbakọọkan, bakanna bi agbara fifẹ giga pupọ - Awọn ohun-ini ti o jẹ ki o baamu daradara lati mu ilokulo fun awọn akoko pipẹ. Wọn ti dojukọ lori agbọye bi tungsten yoo ṣe ṣiṣẹ inu riakito idapọ, ohun elo kan ti o gbona awọn ọta ina si awọn iwọn otutu ti o gbona ju mojuto oorun lọ ki wọn le dapọ ati tu agbara silẹ. Gaasi hydrogen ninu riakito idapọ jẹ iyipada si pilasima hydrogen—ipo ọrọ kan ti o ni gaasi ionized apakan—eyiti o wa ni ihamọ ni agbegbe kekere nipasẹ awọn aaye oofa to lagbara tabi awọn lasers.

"O ko fẹ lati fi ohun kan sinu reactor rẹ ti o nikan ṣiṣe ni ọjọ meji diẹ," Unterberg sọ, onimo ijinlẹ sayensi giga kan ni ORNL's Fusion Energy Division. “O fẹ lati ni igbesi aye ti o to. A fi tungsten si awọn agbegbe nibiti a ti nireti pe bombu pilasima giga ga julọ yoo wa. ”

Ni ọdun 2016, Unterberg ati ẹgbẹ naa bẹrẹ ṣiṣe awọn idanwo ni tokamak, riakito idapọ ti o nlo awọn aaye oofa lati ni oruka pilasima kan, ni Ile-iṣẹ Fusion ti Orilẹ-ede DIII-D, ohun elo olumulo DOE Office of Science ni San Diego. Wọn fẹ lati mọ boya tungsten le ṣee lo lati ṣe ihamọra iyẹwu igbale ti Tokamak—ti o daabobo rẹ lati iparun iyara ti o fa nipasẹ awọn ipa ti pilasima—laisi ba pilasima naa funrararẹ. Ipalara yii, ti ko ba ni iṣakoso to, le nikẹhin pa ifapapọ idapo naa kuro.

“A n gbiyanju lati pinnu kini awọn agbegbe ti iyẹwu naa yoo buru ni pataki: nibiti tungsten ti ṣee ṣe lati ṣe agbejade awọn aimọ ti o le ba pilasima jẹ,” Unterberg sọ.

Lati wa iyẹn, awọn oniwadi lo isotope imudara ti tungsten, W-182, pẹlu isotope ti ko yipada, lati ṣe itopase ogbara, gbigbe ati atunkọ tungsten lati inu olutọpa naa. Wiwo iṣipopada ti tungsten laarin olutọpa-agbegbe kan laarin iyẹwu igbale ti a ṣe apẹrẹ lati yi pilasima ati awọn aimọ-fun wọn ni aworan ti o ṣe kedere ti bi o ṣe n yọ kuro lati awọn aaye laarin tokamak ati ibaraenisepo pẹlu pilasima naa. Isotope tungsten ti o ni imudara ni awọn ohun-ini ti ara ati kemikali bi tungsten deede. Awọn adanwo ni DIII-D lo awọn ifibọ irin kekere ti a bo pẹlu isotope imudara ti a gbe si, ṣugbọn kii ṣe ni, agbegbe ṣiṣan ooru ti o ga julọ, agbegbe kan ninu ọkọ oju omi ti a pe ni agbegbe oludari jina-afojusun. Lọtọ, ni agbegbe oludari pẹlu awọn ṣiṣan ti o ga julọ, aaye idasesile, awọn oniwadi lo awọn ifibọ pẹlu isotope ti ko yipada. Awọn iyokù ti DIII-D iyẹwu ti wa ni ihamọra pẹlu lẹẹdi.

Iṣeto yii gba awọn oniwadi laaye lati gba awọn ayẹwo lori awọn iwadii pataki ti a fi sii fun igba diẹ ninu iyẹwu fun wiwọn sisan aimọ si ati lati ihamọra ọkọ oju omi, eyiti o le fun wọn ni imọran kongẹ diẹ sii ti ibi ti tungsten ti o ti jo kuro lati ọdọ olutọpa sinu iyẹwu naa. pilẹṣẹ.

“Lilo isotope imudara fun wa ni itẹka alailẹgbẹ,” Unterberg sọ.

O jẹ akọkọ iru idanwo ti a ṣe ni ẹrọ idapọ. Ibi-afẹde kan ni lati pinnu awọn ohun elo ti o dara julọ ati ipo fun awọn ohun elo wọnyi fun ihamọra iyẹwu, lakoko titọju awọn aimọ ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn ibaraenisepo ohun elo pilasima ti o wa ninu pupọ si olutọpa ati pe ko ba eleti pilasima mojuto ti o ni ihamọ oofa ti a lo lati ṣe iṣelọpọ.

Idiju kan pẹlu apẹrẹ ati iṣẹ ti awọn olutọpa jẹ idoti aimọ ninu pilasima ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn ipo agbegbe eti, tabi awọn ELM. Diẹ ninu iyara wọnyi, awọn iṣẹlẹ agbara-giga, ni ibamu si awọn ina oorun, le ba tabi run awọn paati ọkọ oju omi bii awọn awo oludari. Awọn igbohunsafẹfẹ ti awọn ELM, awọn akoko fun iṣẹju-aaya awọn iṣẹlẹ wọnyi waye, jẹ itọkasi iye agbara ti a tu silẹ lati pilasima si odi. Awọn ELM-igbohunsafẹfẹ giga le tu awọn iwọn kekere ti pilasima fun eruption, ṣugbọn ti awọn ELM ko ba kere si loorekoore, pilasima ati agbara ti a tu silẹ fun eruption jẹ giga, pẹlu iṣeeṣe nla fun ibajẹ. Iwadi aipẹ ti wo awọn ọna lati ṣakoso ati mu igbohunsafẹfẹ awọn ELM pọ si, gẹgẹbi pẹlu abẹrẹ pellet tabi awọn aaye oofa ni afikun ni awọn iwọn kekere pupọ.

Ẹgbẹ Unterberg rii, bi wọn ti nireti, pe nini tungsten ti o jinna si aaye idasesile-giga ti o ga pupọ pọ si iṣeeṣe ti ibajẹ nigba ti o farahan si awọn ELM-igbohunsafẹfẹ kekere ti o ni akoonu agbara ti o ga julọ ati olubasọrọ dada fun iṣẹlẹ kan. Ni afikun, ẹgbẹ naa rii pe agbegbe ibi-afẹde ti o jinna ni itara diẹ sii lati jẹ idoti SOL botilẹjẹpe o ni gbogbo awọn ṣiṣan kekere ju aaye idasesile lọ. Awọn abajade ti o dabi ẹnipe atako wọnyi ni a fi idi mulẹ nipasẹ awọn akitiyan awoṣe oludari ti nlọ lọwọ ni ibatan si iṣẹ akanṣe yii ati awọn adanwo ọjọ iwaju lori DIII-D.

Ise agbese yii jẹ ẹgbẹ kan ti awọn amoye lati gbogbo Ariwa America, pẹlu awọn alabaṣiṣẹpọ lati Princeton Plasma Physics Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory, Sandia National Laboratories, ORNL, General Atomics, Auburn University, University of California ni San Diego, University of Toronto, Ile-ẹkọ giga ti Tennessee-Knoxville, ati Ile-ẹkọ giga ti Wisconsin-Madison, bi o ti pese ohun elo pataki fun iwadii ibaraenisepo ohun elo pilasima. Ọfiisi Imọ-jinlẹ ti DOE (Fusion Energy Sciences) pese atilẹyin fun iwadii naa.

Ẹgbẹ naa ṣe atẹjade iwadi lori ayelujara ni ibẹrẹ ọdun yii ninu iwe akọọlẹIparapo iparun.

Iwadi na le ni anfani lẹsẹkẹsẹ fun Joint European Torus, tabi JET, ati ITER, ni bayi labẹ ikole ni Cadarache, France, mejeeji ti wọn lo ihamọra tungsten fun olutọpa.

"Ṣugbọn a n wo awọn nkan ti o kọja ITER ati JET - a n wo awọn olutọpa idapọ ti ojo iwaju," Unterberg sọ. Nibo ni o dara julọ lati fi tungsten, ati nibo ni iwọ ko gbọdọ fi tungsten? Ibi-afẹde wa ti o ga julọ ni lati di ihamọra awọn reactors idapo wa, nigbati wọn ba de, ni ọna ọlọgbọn. ”

Unterberg sọ pe Ẹgbẹ Stable Isotopes alailẹgbẹ ti ORNL, eyiti o dagbasoke ati idanwo ibora isotope imudara ṣaaju fifi sii ni fọọmu ti o wulo fun idanwo naa, jẹ ki iwadii ṣee ṣe. Isotope yẹn kii yoo ti wa nibikibi ṣugbọn lati Ile-iṣẹ Idagbasoke Isotope ti Orilẹ-ede ni ORNL, eyiti o ṣetọju akopọ ti o fẹrẹ to gbogbo awọn eroja ti o ya sọtọ, o sọ.

"ORNL ni imọran alailẹgbẹ ati awọn ifẹkufẹ pato fun iru iwadi yii," Unterberg sọ. “A ni ohun-ini pipẹ ti idagbasoke isotopes ati lilo awọn ti o wa ni gbogbo iru awọn iwadii ni awọn ohun elo oriṣiriṣi ni agbaye.”

Ni afikun, ORNL n ṣakoso US ITER.

Nigbamii ti, ẹgbẹ naa yoo wo bawo ni fifi tungsten sinu awọn olutọpa ti o ni apẹrẹ ti o yatọ le ni ipa lori ibajẹ ti mojuto. Awọn geometries oludari oriṣiriṣi le dinku awọn ipa ti awọn ibaraenisepo ohun elo pilasima lori pilasima mojuto, wọn ti ni oye. Mímọ ìrísí tó dára jù lọ fún olùdarí—ohun èlò tó pọndandan fún ẹ̀rọ pilasima tí a fi oolẹ̀ ṣe—yóò jẹ́ kí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì sún mọ́ ẹ̀rọ ìtújáde pilasima kan tí ó lè ṣeé ṣe.

"Ti a ba, gẹgẹbi awujọ kan, sọ pe a fẹ ki agbara iparun ṣẹlẹ, ati pe a fẹ lati lọ si ipele ti o tẹle," Unterberg sọ, "iparapọ yoo jẹ grail mimọ."