Een nieuwe studie gepubliceerd in de Journal of Nuclear Materials zal de ontwikkeling helpen van materialen die bestand zijn tegen de extreme omstandigheden in een fusiereactor. De internationale fusiereactor ITER is momenteel in aanbouw in Frankrijk en zal naar verwachting in 2025 zijn eerste plasma produceren. Onderzoekers van de National Ignition Facility (NIF) bestuderen hoe wolfraam, een vuurvast metaal met een hoog smeltpunt en thermische geleidbaarheid , interageert met deuterium en tritium ter voorbereiding op ITER.

Fusie is een proces waarbij twee atomen tot één worden gecombineerd, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt. In een fusiereactor worden deuterium en tritium tot extreem hoge temperaturen verhit en gecombineerd tot helium en een neutron. Het neutron draagt ​​het grootste deel van de energie die vrijkomt bij de fusiereactie en moet door de reactorwanden worden geabsorbeerd om te voorkomen dat het de reactoronderdelen beschadigt.

Wolfraam is een van de belangrijkste kandidaten voor het materiaal dat zal worden gebruikt om de wanden van een fusiereactor te bepantseren. Wolfraam is echter ook bros en kan worden beschadigd door de hoogenergetische neutronen die vrijkomen bij de fusiereactie. Onderzoekers van het NIF bestuderen hoe wolfraamisotopen, verschillende vormen van wolfraam met verschillende aantallen neutronen, kunnen worden gebruikt om de prestaties van wolfraampantsers in een fusiereactor te verbeteren.

De onderzoekers gebruikten een krachtige laser om wolfraammonsters te verwarmen tot temperaturen van ruim 1 miljoen graden Celsius. Vervolgens voegden ze deuterium en tritium toe aan de monsters en bestudeerden ze hoe het wolfraam interageert met de gassen. De resultaten van het onderzoek toonden aan dat de wolfraamisotopen zich anders gedragen in de aanwezigheid van deuterium en tritium, en dat de verschillen in gedrag kunnen worden gebruikt om de prestaties van wolfraampantsers in een fusiereactor te verbeteren.

Het onderzoek is een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van materialen die bestand zijn tegen de extreme omstandigheden in een fusiereactor. De resultaten van het onderzoek zullen worden gebruikt bij het ontwerpen en testen van nieuwe wolfraampantsermaterialen voor ITER, en zullen helpen de weg vrij te maken voor de ontwikkeling van toekomstige fusiereactoren.