Το ισότοπο βολφραμίου βοηθά στη μελέτη του τρόπου με τους μελλοντικούς αντιδραστήρες σύντηξης Armor

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Buclear Materials θα βοηθήσει στην ανάπτυξη υλικών που μπορούν να αντέξουν τις ακραίες συνθήκες μέσα σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης. Ο Διεθνής Αντιδραστήρας Fusion ITER βρίσκεται υπό κατασκευή στη Γαλλία και αναμένεται να παράγει το πρώτο του πλάσμα το 2025. Οι ερευνητές της Εθνικής Εγκαταστάσεως ανάφλεξης (NIF) μελετούν τον τρόπο με τον οποίο το βολφράμιο, το οποίο είναι ένα ανθεκτικό μέταλλο με υψηλό σημείο τήξης και θερμική αγωγιμότητα, αλληλεπιδρά με το δευτέριο και το τρίδιο για την προετοιμασία του ITER.

Η σύντηξη είναι μια διαδικασία που συνδυάζει δύο άτομα σε ένα, απελευθερώνοντας μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης, το δευτέριο και το τρίνιο θερμαίνονται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και συνδυάζονται για να σχηματίσουν ήλιο και ένα νετρόνιο. Το νετρόνιο μεταφέρει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που απελευθερώνεται από την αντίδραση σύντηξης και πρέπει να απορροφάται από τα τοιχώματα του αντιδραστήρα για να αποτρέψει την καταστροφή των συστατικών του αντιδραστήρα.

Το Tungsten είναι ένας από τους κορυφαίους υποψηφίους για το υλικό που θα χρησιμοποιηθεί για να θωρακισθεί τα τοιχώματα ενός αντιδραστήρα σύντηξης. Ωστόσο, το βολφράμιο είναι επίσης εύθραυστη και μπορεί να υποστεί βλάβη από τα νετρόνια υψηλής ενέργειας που απελευθερώνεται από την αντίδραση σύντηξης. Οι ερευνητές στο NIF μελετούν πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν ισότοπα βολφραμίου, οι οποίες είναι διαφορετικές μορφές βολφραμίου με διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων για τη βελτίωση της απόδοσης της θωράκισης βολφραμίου σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα ισχυρό λέιζερ για να θερμάνουν τα δείγματα βολφραμίου σε θερμοκρασίες άνω των 1 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Στη συνέχεια, πρόσθεσαν το δευτέριο και το τρίτρο στα δείγματα και μελέτησαν πώς αλληλεπιδρά το βολφραμίδιο με τα αέρια. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι τα ισότοπα των βολφραμών συμπεριφέρονται διαφορετικά στην παρουσία του δευτερίου και του τρίτου και ότι οι διαφορές στη συμπεριφορά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της απόδοσης της θωράκισης βολφραμίου σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης.

Η μελέτη είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην ανάπτυξη υλικών που μπορούν να αντέξουν τις ακραίες συνθήκες μέσα σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης. Τα αποτελέσματα της μελέτης θα χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό και τη δοκιμή νέων υλικών θωράκισης βολφραμίου για το ITER και θα βοηθήσουν να ανοίξουν το δρόμο για την ανάπτυξη μελλοντικών αντιδραστήρων σύντηξης.