Strålingsskader sænker smeltepunktet for potentielt fusionsreaktormateriale

Strålingsskader sænker smeltepunktet for metallet wolfram, en effekt, der kan bidrage til materialefejl i kernefusionsreaktorer og andre applikationer, hvor materialer udsættes for partikelstråling fra ekstremt varmt fusionsplasma. Det er resultatet af en undersøgelse, offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt , som blev ledet af forskere ved Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory.

For at efterligne den skade, materialer kan lide under de barske forhold i et fusionseksperiment, holdet bombarderede wolframprøver med energiske ioner. Derefter, de opvarmede prøverne med en højeffektlaser og "filmede", hvordan prøvernes atomer reagerede med SLAC's ultrahurtige "elektronkamera, " et instrument til ultrahurtig elektrondiffraktion (MeV-UED). De fandt ud af, at beskadiget wolfram blev flydende ved en lavere temperatur end uberørt wolfram. Kombinationen af ​​deres eksperimentelle data med avancerede simuleringer gjorde det muligt for forskerne at kvantificere, for første gang, hvordan den ultrahurtige smelteproces påvirkes af strålingsskader.

Resultaterne kunne hjælpe med design af fusionsreaktormaterialer, for eksempel ved at give ideer til håndtering af skadesteder, sagde forskerne. De understreger også vigtigheden af ​​højenergiopgraderinger til SLACs Linac Coherent Light Source (LCLS) røntgenlaser og af strømforbedringer til dets laseranlæg, hvilket ville bane vejen for endnu mere detaljerede studier af materialer under ekstreme forhold.