Wolfram for skørt til atomfusionsreaktorer

Forskere ved University of Huddersfield har brugt nye faciliteter i verdensklasse til at udføre eksperimenter, der kunne hjælpe med udviklingen af ​​kernefusionsreaktorer, bredt anset som den "hellige gral"-løsning til fremtidens energibehov.

Ved at simulere skaden forårsaget af højenergineutroner og alfapartikler produceret under fusionsprocessen, Huddersfield-forskerne har opdaget, at wolfram – et foretrukket valg af metal i reaktoren – er tilbøjelige til at blive skør, fører til fiasko.

"På dette tidspunkt, selvom wolfram er en ledende kandidat, vi kan ikke se, hvordan vi kan bruge det som et strukturelt materiale. Vi kan bruge det som en barriere, men ikke for noget strukturelt forsvarligt, " siger Dr. Robert Harrison, der er forskningsstipendiat ved University of Huddersfields Electron Microscopy and Materials Analysis Research Group (EMMA).

Svaret vil være at udvikle en ny legering, der kombinerer wolfram - som har ønskværdige egenskaber med ekstrem hårdhed og usædvanlig høj smeltetemperatur - med noget andet materiale, der kan forhindre dets skørhed fra strålingsskader og nukleare transmutationsreaktioner, hvilket ville have betydelige sikkerhedsmæssige konsekvenser for driften af ​​reaktoren.

Dr. Harrison og hans kolleger har adgang til University of Huddersfields faciliteter til mikroskop og ionaccelerator for materialeundersøgelser (MIAMI). Disse kombinerer ionbestråling med transmissionselektronmikroskopi. Nyåbnede MIAMI-2 – udviklet med en pris på £3,5 millioner fra Engineering and Physical Sciences Research Council – har dobbelte ionstråler og er et af verdens førende faciliteter af sin art.

Ved at bruge både helium- og wolframioner til sikkert at replikere alfapartiklerne skabt under en fusionsreaktion og neutronbombardementet, EMMA-forskerne har været i stand til at replikere skaden på wolfram. Resultaterne er beskrevet i en ny artikel i tidsskriftet Scripta Materialia , forfattet af Dr. Harrison med Dr. Jonathan Hinks og professor Stephen Donnelly.

Der gøres fremskridt hen imod udviklingen af ​​nuklear fusion, som smelter atomer sammen i stedet for at spalte dem som i en konventionel fissionsreaktor. Under opførelse i Frankrig er den internationale eksperimentelle fusionsreaktor, som har til formål at være den første reaktor, der producerer mere energi, end den forbruger.

På Culham Center for Fusion Energy i Oxfordshire, Joint European Torus (JET), er verdens største operationelle magnetiske indeslutning plasmafysik eksperiment, beregnet til at åbne vejen for fremtidens nuklear fusionsnetenergi.

Fortalere for nuklear fusion erklærer, at det har potentialet til at generere næsten ubegrænsede, ren energi, der er "for billig at måle." Forskning såsom University of Huddersfield undersøgelse af wolfram kunne hjælpe med at bringe gennembruddet tættere på.