Wetenschappers van de Universiteit van Huddersfield hebben nieuwe faciliteiten van wereldklasse gebruikt om experimenten uit te voeren die de ontwikkeling van kernfusiereactoren zouden kunnen helpen, algemeen beschouwd als de "Heilige Graal"-oplossing voor toekomstige energiebehoeften.

Door de schade te simuleren die wordt veroorzaakt door hoogenergetische neutronen en alfadeeltjes die tijdens het fusieproces worden geproduceerd, de Huddersfield-onderzoekers hebben ontdekt dat wolfraam – een favoriete metaalkeuze in de reactor – bros kan worden, leidt tot mislukking.

"Op dit moment, hoewel wolfraam een ​​leidende kandidaat is, we zien niet hoe we het als constructiemateriaal kunnen gebruiken. We kunnen het gebruiken als een barrière, maar niet voor iets structureel gezond, " zegt Dr. Robert Harrison, die een Research Fellow is aan de Electron Microscopy and Materials Analysis Research Group (EMMA) van de University of Huddersfield.

Het antwoord zal zijn om een ​​nieuwe legering te ontwikkelen die wolfraam combineert - dat de gewenste eigenschappen van extreme hardheid en uitzonderlijk hoge smelttemperatuur heeft - met een ander materiaal dat bros worden kan voorkomen door stralingsschade en nucleaire transmutatiereacties, die aanzienlijke veiligheidsimplicaties zouden hebben voor de werking van de reactor.

Dr. Harrison en zijn collega's hebben toegang tot de Microscope and Ion Accelerator for Materials Investigation (MIAMI)-faciliteiten van de University of Huddersfield. Deze combineren ionenbestraling met transmissie-elektronenmicroscopie. Onlangs geopende MIAMI-2 - ontwikkeld met een prijs van £ 3,5 miljoen van de Engineering and Physical Sciences Research Council - heeft dubbele ionenstralen en is een van 's werelds toonaangevende faciliteiten in zijn soort.

Door zowel helium- als wolfraamionen te gebruiken om de alfadeeltjes die zijn ontstaan ​​tijdens een fusiereactie en het neutronenbombardement veilig te repliceren, de EMMA-onderzoekers hebben de schade aan wolfraam kunnen repliceren. De bevindingen worden beschreven in een nieuw artikel in het tijdschrift Scripta Materialia , geschreven door Dr. Harrison met Dr. Jonathan Hinks en Professor Stephen Donnelly.

Er wordt vooruitgang geboekt met de ontwikkeling van kernfusie, die atomen samensmelt in plaats van ze te splitsen zoals in een conventionele splijtingsreactor. In aanbouw in Frankrijk is de International Experimental Fusion Reactor, die de eerste reactor wil zijn die meer energie produceert dan hij verbruikt.

In het Culham Centre for Fusion Energy in Oxfordshire, de Gezamenlijke Europese Torus (JET), is 's werelds grootste operationele magnetische opsluiting plasmafysica-experiment, bedoeld om de weg vrij te maken voor toekomstige energie uit kernfusienetwerken.

Voorstanders van kernfusie stellen dat het de potentie heeft om bijna onbeperkte, schone energie die "te goedkoop is om te meten". Onderzoek zoals het onderzoek naar wolfraam van de University of Huddersfield zou de doorbraak dichterbij kunnen brengen.