A fúziós reakciókkal kapcsolatos számos technikai kihívás azonban továbbra is fennáll, ami hátráltatja a mesterséges naphoz hasonló programok előrehaladását – írja az Interesting Engineering. Ezen a területen az inerciális fúziós energiakísérletek állnak a kutatók elsődleges célkeresztjében. Az ilyen kísérletek célja a fúzióhoz szükséges feltételek újbóli megteremtése egy fűtőanyaggranulátum rendkívül nagy sűrűségűre való összenyomásával.
Az inerciális fúziós energiakísérletekhez az üzemanyagot nagyon precíz módon kell tárolni, és egy jelentés szerint az egyik ígéretes anyag ennek eléréséhez egyfajta porózus hab, az úgynevezett nanohab. Annak megértése azonban, hogy ezek a nanohabok milyen jól teljesítenek az ilyen kísérletekben, kihívást jelent, mivel a meglévő technikák vagy tönkreteszik a kényes szerkezeteket, vagy nem rendelkeznek a részletes vizsgálatukhoz szükséges felbontással – számolt be róla a Nano Magazine.
Most azonban egy új röntgenképalkotó technika várhatóan megoldja ezeket a problémákat.
A ptichográfiai képalkotás néven ismert módszer alapján a technika a mintáról szórt fotonok mintázatának elemzésével készít képeket.
Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy a rézhab háromdimenziós nanoszerkezetét példátlan pontossággal írják le, ami közvetlenül kapcsolódik a fúziós kísérletekhez.
A tiszta és bőséges energia iránti növekvő kereslet arra kényszerítette a tudósokat, hogy megtalálják azt a módszert, amely világszerte kielégítheti az energiaszükségletet. (Fotó: ITER)
„Ez a fajta 3D térfogattechnika szabad elektron lézerrel az első ilyen jellegű mérés” – nyilatkozta Adra Carr, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium kutatója, a Nano Letters augusztus 1-jén megjelent munka vezető szerzője.
A módszer képes az eredeti mintát nanoszintű felbontással rekonstruálni, így gyakorlatilag részletes 3D-s képet készít a hab belső szerkezetéről. Az a képesség, hogy a minták a képalkotás során elforgathatók, tovább javítja a hab háromdimenziós felépítésének megértését.
Arianna Gleason, az Amerikai Energiaügyi Minisztérium Stanfordi Lineáris Gyorsítóközpontjának (SLAC) vezető munkatársa elmondta, hogy az új technika a szabadelektronos röntgenlézer koherenciáját és fényerejét használja ki. „Képesek voltunk a habot olyan módon vizsgálni, amit kevés más módszerrel tudtunk.”
A létrehozott képek azt mutatták, hogy a rézhab nem olyan egyenletes, mint várták. A vékony habhéjak közül sok volt torz, összeolvadt vagy nyitott – olyan eltérések, amelyek befolyásolhatják a teljesítményüket a tehetetlenségi összezártsági fúziós kísérletekben.
A National Accelerator Laboratory szerint az ilyen jellegű információkat fel lehetne használni a habgyártási módszerek optimalizálására és ezen anyagok fúziós kísérletekhez való testre szabására.
A felfedezés segíthet a fúziós energia fejlesztésében, amely reakció a Nap és más csillagok energiaellátását biztosítja. Ebben a folyamatban két könnyű atommag egyesül, hogy egyetlen nehezebb atommagot alkosson.
A folyamat során energia szabadul fel, mivel a keletkező egyetlen atommag össztömege kisebb, mint a két eredeti atommag tömege. A maradék tömeg energiává alakul.
A fúzióban a periódusos rendszer számos különböző eleme részt vehet. A fúziós energia alkalmazásával foglalkozó kutatókat azonban különösen a deutérium-trícium (DT) fúzió érdekli. A DT-fúzió során egy neutron és egy héliummag keletkezik. Ez sokkal több energiát szabadít fel, mint a legtöbb fúzió. Egy lehetséges jövőbeli fúziós erőműben, például egy tokamakban vagy sztellarátorban a DT-reakciókból származó neutronok energiát termelnének, amit felhasználhatznk. A kutatók azért összpontosítanak a DT-reakciókra, mert nagy mennyiségű energiát termelnek, és alacsonyabb hőmérsékleten játszódik le, más elemek esetében.
Kiemelt kép forrása: Canva
Devenyi Dalma
