Diamantkapsler forbedrer ydeevnen af ​​laserfusion

Osaka University-ledede forskere demonstrerede, at forstyrrelsen af ​​laserprægning på en kapsel til nuklear fusionsbrændstof fremstillet af stive og tunge materialer blev afbødet. Ved at bruge den seneste kemiske dampaflejringsmetode (CVD), de producerede også højpræcisions diamantbrændstofkapsler, en nøgleteknologi, der kan anvendes til fusionsbrændstof.

Når man starter kernefusionsreaktioner ved at komprimere et brændstofmål i form af en kapsel, forstyrrelse af laserprægning på grund af strålingsuensartethed vokser på overfladen af ​​kapslen. Ved inerti indeslutningsfusion (ICF), en brændstofkapsel bestråles direkte med laserstråler, så laserprægning ved laserbestråling og overfladeruheden af ​​en kapsel er vigtige problemer, fordi de forhindrer kompression og opvarmning af brændstof.

I dette studie, forskerne forsøgte først at afbøde laserprægning. Vær opmærksom på, at diamant er stiv, men udviser høj elasticitet under ultrahøjt tryk på 100 GPa, de udførte grundlæggende eksperimenter og simuleringer vedrørende indflydelsen af ​​materialestivhed og tæthed på afbødning af aftryksforstyrrelser. Som resultat, det blev afklaret, at forstyrrelsen af ​​laserprægning på overfladen af ​​en diamantkapsel blev reduceret til ca. 30 procent af den for polystyren, et konventionelt kapselmateriale. Disse forskningsresultater blev offentliggjort i Plasmas fysik .

Desuden, forskere fra Institute of Laser Engineering, Osaka University og National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) fremstillede meget uniformerede diamantkapsler med overfladeglathed ( <0,1 μm) og sfæriskhed på 99,7 procent ved at nedbryde en gasblanding bestående af brint og metan og producere diamantkapsler gennem en varm filament kemisk dampaflejringsteknik (HFCVD). Denne metode kan yderligere forbedre overfladeglatheden gennem optimering af koncentration og tryk af materialegasser.

Denne metode, som ikke kræver en poleringsproces, kan undgå skader på grund af poleringsprocessen og problemer på den bearbejdede overflade forårsaget af restspænding på grund af bearbejdningsskader, fører til masseproduktion af kapsler til kernefusion. Disse forskningsresultater blev offentliggjort i Diamant og relaterede materialer .

Forfatteren Keisuke Shigemori siger, "Brugen af ​​diamant, som er stiv og ikke producerer laserprægning, som et materiale til brændstofkapsler vil muliggøre stabil kompression og effektiv opvarmning af laserfusionsbrændstof, accelererende kernefusionsreaktioner."