Een dunne dampwolk voor een vloeibaar metaal kan de oplossing zijn om de reactorwanden van toekomstige fusiecentrales te beschermen tegen de extreme hittestromen die men tegenkomt. In Natuurcommunicatie , Promovendus Stein van Eden en collega's van DIFFER en Universiteit Gent presenteren metingen van een dampwolk die de energie van het binnenkomende plasma in de reactor opvangt en herverdeelt. Het werk geeft aan dat wanden van vloeibaar metaal een veelbelovend concept zijn voor toekomstige fusiereactoren zoals DEMO.

Terwijl de voorbereidingen voor het ITER-fusieproject aan de gang zijn, sommige onderzoekers kijken verder, tot de eerste elektriciteitsopwekkende fusiecentrales. Deze DEMO-reactoren zullen het fusieproces tussen waterstofkernen in het hart van de sterren nabootsen om veilige en praktisch onuitputtelijke energie te produceren. Het wandmateriaal om het hitte- en deeltjesbombardement bij de uitlaat of omleider van ITER aan te pakken, is gemaakt van wolfraam, maar zelfs dit metaal zal waarschijnlijk niet opgewassen zijn tegen de meer intense omstandigheden in DEMO-centrales.

Vloeibaar metaal en dampafscherming

In hun Nature Communications paper, Stein van Eden en zijn collega's verkenden het concept van een zelfherstellende vloeibare metalen wand voor fusiecentrales. Deze vloeistof - bijvoorbeeld tin of lithium - stroomt door een gaas van wolfraam en herstelt zichzelf continu van plasmaschade. Vooral interessant is de groeiende en krimpende dampwolk die zich boven de vloeistof zal vormen, omdat het warmte en binnenkomende deeltjes uit het plasma kan absorberen voordat ze het oppervlak raken en energie kan uitstralen over een veel groter oppervlak dan de oorspronkelijke slagzone.

Uit het onderzoek van Van Eden blijkt dat dampafscherming de oppervlaktetemperatuur automatisch stabiliseert, zelfs tijdens variaties in het naderende plasma. Wanneer de oppervlaktetemperatuur begint te stijgen, meer vloeibaar metaal zal verdampen, wat leidt tot een dichtere dampwolk die energie uit het plasma absorbeert en herverdeelt. Met zulke zelfregulerende en zelfgenezende eigenschappen, muren van vloeibaar metaal kunnen een mooie toekomst tegemoet gaan.