Kernfusie benutten, die de zon en de sterren aandrijft, om te helpen voorzien in de energiebehoeften van de aarde, is een stap dichterbij nadat onderzoekers hebben aangetoond dat het gebruik van twee soorten beeldvorming hen kan helpen de veiligheid en betrouwbaarheid van onderdelen die in een fusie-energieapparaat worden gebruikt, te beoordelen.

Wetenschappers van de Universiteit van Swansea, Culham Centrum voor Fusie-energie, ITER in Frankrijk, en het Max-Planck Institute of Plasma Physics in Duitsland combineerden röntgen- en neutronenbeeldvorming om de robuustheid van onderdelen te testen.

Ze ontdekten dat beide methoden waardevolle gegevens opleveren die kunnen worden gebruikt bij het ontwikkelen van componenten.

De zon is een lichtend voorbeeld van fusie in actie. In de extreme druk en temperatuur in het centrum van de zon reizen atomen snel genoeg om samen te smelten, het vrijgeven van enorme hoeveelheden energie. Al decenia, wetenschappers hebben gekeken naar hoe deze veilige, koolstofvrije en vrijwel onbeperkte energiebron.

Een groot obstakel zijn de duizelingwekkende temperaturen die componenten in fusie-apparaten moeten weerstaan:tot 10 keer de hitte van het centrum van de zon.

Een van de belangrijkste benaderingen van fusie, magnetische opsluiting, reactoren nodig hebben die enkele van de grootste temperatuurgradiënten op aarde hebben, en mogelijk in het heelal:plasma's die pieken bereiken van 150 miljoen °C en de cryopomp, die slechts enkele meters verwijderd is, zo laag als -269 °C.

Het is van cruciaal belang dat onderzoekers - niet-destructief - de robuustheid kunnen testen van technische componenten die in zo'n extreme omgeving moeten functioneren.

Het onderzoeksteam concentreerde zich op één cruciaal onderdeel, een monoblok genoemd, dat is een pijp die koelvloeistof vervoert. Dit was de eerste keer dat het nieuwe wolfraam monoblock-ontwerp werd afgebeeld door computertomografie. Ze gebruikten ISIS Neutron en Muon Source's neutronenbeeldvormingsinstrument, IK BEN BIJ.

Dr. Triestino Minniti van de Science and Technology Facilities Council zei:

"Elke techniek had zijn eigen voor- en nadelen. Het voordeel van neutronenbeeldvorming ten opzichte van röntgenbeeldvorming is dat neutronen aanzienlijk meer doordringen door wolfraam.

Dus, het is mogelijk om monsters af te beelden die grotere volumes wolfraam bevatten. Neutronentomografie stelt ons ook in staat om het volledige monoblok niet-destructief te onderzoeken, het verwijderen van de noodzaak om "regio van belang" monsters te produceren"

Dr. Llion Evans van Swansea University College of Engineering zei:

"Dit werk is een proof of concept dat beide tomografiemethoden waardevolle gegevens kunnen produceren. In de toekomst kunnen deze complementaire technieken worden gebruikt voor de onderzoeks- en ontwikkelingscyclus van het ontwerp van fusiecomponenten of voor de kwaliteitsborging van de productie".

De volgende stap is om de 3D-beelden die door deze krachtige techniek worden geproduceerd, om te zetten in technische simulaties met een resolutie op microschaal. Deze techniek, bekend als op afbeeldingen gebaseerde eindige-elementenmethode (IBFEM), maakt het mogelijk om de prestaties van elk onderdeel afzonderlijk te beoordelen en rekening te houden met kleine afwijkingen van het ontwerp veroorzaakt door fabricageprocessen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Fusietechniek en ontwerp .