Et skridt tættere på fusionsenergi:Billeddannelse muliggør bedre test af komponenter til enheder

Udnyttelse af nuklear fusion, som driver solen og stjernerne, at hjælpe med at opfylde jordens energibehov, er et skridt nærmere, efter at forskere har vist, at brug af to typer billeddannelse kan hjælpe dem med at vurdere sikkerheden og pålideligheden af ​​dele, der bruges i en fusionsenergienhed.

Forskere fra Swansea University, Culham Center for Fusion Energy, ITER i Frankrig, og Max-Planck Institute of Plasma Physics i Tyskland parrede røntgen- og neutronbilleddannelse for at teste robustheden af ​​dele.

De fandt ud af, at begge metoder giver værdifulde data, som kan bruges til at udvikle komponenter.

Solen er et lysende eksempel på fusion i aktion. I ekstremerne af tryk og temperatur i midten af ​​solen rejser atomer hurtigt nok til at smelte sammen, frigiver store mængder energi. I årtier, forskere har set på, hvordan man kan udnytte dette pengeskab, kulfri og praktisk talt ubegrænset energikilde.

En stor hindring er de svimlende temperaturer, som komponenter i fusionsenheder skal modstå:op til 10 gange varmen fra solens centrum.

En af de vigtigste tilgange til fusion, magnetisk indeslutning, kræver reaktorer, der har nogle af de største temperaturgradienter på jorden, og potentielt i universet:plasmaer, der når højder på 150 millioner ° C og kryopumpen, som kun er få meter væk, helt ned til -269 ° C.

Det er kritisk, at forskere-ikke-destruktivt-kan teste robustheden af ​​tekniske komponenter, der skal fungere i et så ekstremt miljø.

Forskergruppen fokuserede på en kritisk komponent, kaldet en monoblok, som er et rør, der bærer kølevæske. Dette var første gang, det nye wolfram -monoblokdesign er blevet afbildet ved hjælp af computeriseret tomografi. De brugte ISIS Neutron og Muon Source's neutronbilledinstrument, JEG ER VED.

Dr. Triestino Minniti fra Science and Technology Facilities Council sagde:

"Hver teknik havde sine egne fordele og ulemper. Fordelen ved neutronbilleddannelse frem for røntgenbilleder er, at neutroner er betydeligt mere gennemtrængende gennem wolfram.

Dermed, det er muligt at afbilde prøver, der indeholder større volumener af wolfram. Neutrontomografi giver os også mulighed for at undersøge den fulde monoblok ikke-destruktivt, fjernelse af behovet for at producere "regioner af interesse" prøver "

Dr. Llion Evans fra Swansea University College of Engineering sagde:

"Dette arbejde er et bevis på, at begge disse tomografimetoder kan producere værdifulde data. I fremtiden kan disse komplementære teknikker bruges enten til forskning og udvikling af fusionskomponentdesign eller til kvalitetssikring af fremstilling".

Det næste trin er at konvertere 3-D-billederne produceret af denne kraftfulde teknik til tekniske simuleringer med opløsning i mikroskala. Denne teknik, kendt som billedbaseret finite element-metode (IBFEM), gør det muligt at vurdere ydelsen af ​​hver del individuelt og tage højde for mindre afvigelser fra design forårsaget af fremstillingsprocesser.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Fusionsteknik og design .