Metalsky til beskyttelse af fusionsreaktorvægge

En tynd dampsky foran et flydende metal kan være løsningen på at beskytte reaktorvæggene i fremtidige fusionskraftværker mod de ekstreme varmefluxer, der opstår. I Naturkommunikation , Ph.d. -kandidaten Stein van Eden og kolleger ved DIFFER og Ghent University præsenterer målinger af en dampsky, der fanger og omfordeler energien fra det indkommende plasma i reaktoren. Arbejdet indikerer, at flydende metalvægge er et lovende koncept for fremtidige fusionsreaktorer som DEMO.

Med igangværende forberedelser til ITER -fusionsprojektet, nogle forskere kigger ud over det, til de første elproducerende fusionskraftværker. Disse DEMO -reaktorer vil efterligne fusionsprocessen mellem brintkerner i stjernernes hjerte for at producere sikker og praktisk talt uudtømmelig energi. Vægmaterialet til håndtering af varme og partikelbombardement ved ITER's udstødning eller afledning vil være lavet af wolfram, men selv dette metal vil sandsynligvis ikke klare de mere intense forhold i DEMO -kraftværker.

Flydende metal og dampafskærmning

I deres Nature Communications -papir, Stein van Eden og hans kolleger udforskede konceptet om en selvhelende flydende metalvæg til fusionskraftværker. Denne væske - for eksempel tin eller lithium - flyder gennem et net af wolfram og reparerer sig løbende fra plasmaskader. Særligt interessant er den voksende og krympende dampsky, der vil danne sig over væsken, da det kan absorbere varme og indkommende partikler fra plasmaet, før de rammer overfladen og udstråler energi væk over en meget større overflade end den oprindelige strejkezone.

Van Edens forskning viser, at dampafskærmning virker til automatisk at stabilisere overfladetemperaturen, selv under variationer i det modgående plasma. Når overfladetemperaturen begynder at stige, mere flydende metal vil fordampe, hvilket fører til en tættere dampsky, der absorberer og omfordeler energi fra plasmaet. Med sådanne selvregulerende og selvhelbredende egenskaber, flydende metalvægge kunne have en lys fremtid foran sig.