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Uno de los desafíos de ingeniería más difíciles en el mundo de la energía de fusión es desarrollar materiales que puedan resistir el averno del plasma de un reactor.
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El Reactor Termonuclear Empírico Internacional (ITER) dependerá del tungsteno como material de revestimiento de plasma, pero un nuevo estudio explora si otros candidatos podrían funcionar aún mejor.
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La investigación revela una registro corta de 21 materiales, que incluye tanto algunos candidatos perfectamente conocidos como el tungsteno como algunos ejemplos exóticos que aún no se han estudiado.
La bandera a cuadros al final de la carrera energética de siglos de duración de la humanidad es el poder de fusión, pero detener una suerte en la Tierra es tan difícil como parece. En los últimos primaveras, los científicos han puesto en ejercicio con éxito la física teórica extrayendo más energía de una reacción de fusión que la que habían introducido originalmente, un logro conocido como “ignición”. Pero existe un gran talud entre las ganancias de energía en el laboratorio y la utilidad en el mundo actual, y ese talud necesitará ser liberado por avances materiales.
Como probablemente puedas imaginar, los ambientes interiormente de estas estrellas artificiales son algunos de los más intensos de la Tierra. Los materiales que contiene no sólo tienen que soportar temperaturas que rondan los 100 millones de grados Celsius (siete veces más que el núcleo de nuestro Sol), sino que además tienen que sobrevivir a las extrañas condiciones atómicas que se producen en un entorno de fusión.
Actualmente, los científicos han seleccionado el factor tungsteno como el mejor candidato para el desviador del reactor, una especie de puerto de escape de calor y cenizas, y uno de los pocos fundamentos de un reactor de fusión que interactúa directamente con el plasma ultracaliente. El Reactor Empírico Termonuclear Internacional (ITER), que es un tesina de energía de fusión en el sur de Francia que será el reactor más progresista cuando esté en funcionamiento, está utilizando tungsteno correcto a su capacidad para soportar altas temperaturas y no retienen combustible (es sostener, tritio) en comparación con otros fundamentos como el carbono.
Aunque el tungsteno podría ser el factor del díaun nuevo estudio realizado por científicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza detalla la búsqueda de otros materiales orientados al plasma que podrían funcionar incluso mejor que el tungsteno en futuros reactores. Analizando la estructura cristalina inorgánica. opuesto en la cojín de datos del archivo Paulinglos investigadores elaboraron una registro corta de 71 materiales y continuaron eliminando fundamentos basándose en experimentos o estudios anteriores que descartaron ciertos candidatos. Descubrieron que un candidato viable necesitaba dos atributos importantes: una entrada energía de unión a la superficie (es difícil que el material pierda átomos en el plasma) y energía de formación de un intersticial de hidrógeno (la cantidad de energía que se necesita para la inserción del tritio en una red). .
Los resultados del estudio fueron publicados en la revista. Energía PRX.
“Si el material de un desviador se erosiona excesivamente durante su vida operativa, los átomos liberados se dispersan en el plasma, lo que lleva a una reducción de su temperatura”, dijo Andrea Fedrigucci, primer autor del artículo. en un comunicado de prensa. “Adicionalmente, si el material es químicamente reactivo con el tritio, puede restar el tritio habitable para la fusión y provocar una acumulación de inventario de tritio que supere los límites de seguridad impuestos para este tipo de tecnología”.
El resultado de esta selección de posibles materiales del Santo Eucaristía proporcionó algunos resultados esperados. El tungsteno, por ejemplo, todavía figura en la registro tanto en forma metálica como de carburo. A esa registro se unieron el diamante, el mina y el nitruro de boro, al igual que los metales de transición como el molibdeno, el tantalio y el renio. Sin requisa, hubo algunas sorpresas, en particular una período de nitruro de tantalio y ciertas cerámicas a cojín de boro y ázoe.
Los estudios futuros ahora pueden investigar estos materiales como candidatos potenciales para los próximos reactores de fusión, y Fedrigucci prórroga que las redes neuronales puedan ayudar a disimular cómo se resistirían en las entrañas ardientes de un reactor de fusión.
La carrera continúa.
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