Μια παγκόσμια πρωτοβουλία στον τομέα της πυρηνικής ενέργειας έχει δρομολογήσει ένα φιλόδοξο σχέδιο: τη συλλογή, επικύρωση και διάδοση δεδομένων σχετικά με τις διεργασίες των προσμίξεων βολφραμίου εντός του πλάσματος σύντηξης. Ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας (IAEA) εγκαινίασε ένα πενταετές συντονισμένο ερευνητικό project, με την ονομασία CRP F43028, το οποίο υπόσχεται να επιταχύνει την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας σύντηξης.
Το βολφράμιο, ένα υλικό που προορίζεται για τα τοιχώματα των μελλοντικών συσκευών σύντηξης, συμπεριλαμβανομένου του ITER, προσφέρει ιδανικές θερμικές και μηχανικές ιδιότητες για τους αντιδραστήρες σύντηξης του μέλλοντος. Ωστόσο, υπάρχει ο φόβος ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων του πλάσματος και των τοιχωμάτων βολφραμίου μπορεί να προκαλέσει διάβρωση, απελευθερώνοντας ακαθαρσίες βολφραμίου στο πλάσμα.
Ο ΙΑΕΑ επισημαίνει πώς αυτές οι ακαθαρσίες στον πυρήνα του πλάσματος μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο τη σταθερότητα και την αποδοτικότητα, αυξάνοντας τις απώλειες ενέργειας ακτινοβολίας και προκαλώντας καταστροφικές αστάθειες. Το νέο project θα επικεντρωθεί στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ιόντων βολφραμίου στο πλάσμα τήξης, προκειμένου να μειωθούν αυτοί οι κίνδυνοι.
Ο οργανισμός υπογράμμισε επίσης τις επίμονες αβεβαιότητες στις διαδικασίες αλληλεπίδρασης του βολφραμίου με τα σωματίδια καυσίμου πλάσματος, σε ένα ενεργειακό εύρος μεταξύ 1 και 10 keV, όπου οι αποκλίσεις μεταξύ θεωρίας και πειραμάτων παραμένουν σημαντικές. Θα εξεταστούν επίσης διεργασίες που αφορούν ουδέτερα άτομα ή πρωτόνια που αλληλεπιδρούν με ιόντα βολφραμίου χαμηλού φορτίου για τη βελτίωση των μοντέλων πρόβλεψης.
Το project θα παρέχει πειραματικά και υπολογιστικά αξιολογημένα δεδομένα για τις ιδιότητες των ιόντων βολφραμίου σε συνθήκες πλάσματος σχετικές με τη σύντηξη. Τα αποτελέσματα αυτά θα υποστηρίξουν άμεσα τη λειτουργία μελλοντικών αντιδραστήρων σύντηξης που χρησιμοποιούν στοιχεία βολφραμίου σε επαφή με πλάσμα.
Πολυάριθμες μελέτες έχουν επιβεβαιώσει ότι τα υλικά με βάση το βολφράμιο είναι από τα πλέον υποσχόμενα για τα τοιχώματα των συσκευών χύτευσης, αν και παραμένουν προκλήσεις στην πρακτική εφαρμογή τους. Οι ερευνητές επεσήμαναν πώς τα υλικά αυτά υπόκεινται στο φαινόμενο σύζευξης πολλαπλών πεδίων από θερμικό σοκ και πολλαπλές ακτινοβολίες, απαιτώντας όχι μόνο καλές μηχανικές ιδιότητες αλλά και μια ορισμένη αντοχή στην ακτινοβολία.
Υπήρξε επίσης η υπόθεση ότι η χρήση ενισχυμένου με ίνες βολφραμίου (Wf/W) θα μπορούσε να διευρύνει σημαντικά τη θερμοκρασιακή ζώνη λειτουργίας του βολφραμίου και να μειώσει τα προβλήματα βαθιάς ρηγμάτωσης που συνήθως εμφανίζονται υπό υψηλή κυκλική θερμική φόρτιση. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό λαμβάνοντας υπόψη την υποβάθμιση του υλικού λόγω της μεταστοιχείωσης και της εμπλοκής που προκαλούν τα νετρόνια.
Σχεδιασμένα για να βελτιώσουν την ευθραυστότητα του βολφραμίου, τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες βολφραμίου (Wf/W) ενσωματώνουν ίνες βολφραμίου σε μια μήτρα βολφραμίου. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί ψευδο-πλαστική συμπεριφορά, επιτρέποντας στο υλικό να αντιστέκεται στην παραμόρφωση και τη ρηγμάτωση χωρίς να χάνει την φέρουσα ικανότητά του, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.
[via]
