Geleceğin füzyon reaktörlerinin en zorlu bölgelerini kaplamak için seçilen metal olan tungsten, bilim insanlarının beklediğinden daha fazla radyasyon hasarı görebilir. Bu hafta bildirilen yeni simülasyon çalışmasının sonucu bu.
Physical Review Letters'da yayımlanan çalışmada araştırmacılar, tungsten içindeki radyasyon hasarı kaskadlarını benzeri görülmemiş bir ölçekte — 1 milyar atoma kadar — modellemek için makine öğrenmesi tabanlı atomlar arası potansiyeller kullandı. Sonuçlar, hasar enerjisinin bir fonksiyonu olarak dört ayrı birincil hasar rejimi ortaya koyuyor ve kritik olarak, önceki tüm modellerden sapan yüksek enerji rejimine geçişi gösteriyor.
Varsayılan düzgün eğilimin aksine, birim enerji başına üretilen hasar, doğrusal hale gelmeden önce alt doğrusaldan üst doğrusala kayıyor. Sade ifadeyle, füzyon nötronlarıyla ilgili enerji aralığında metal, önceki modellerin öngördüğünden daha hızlı hasar biriktiriyor — bu da plazmaya bakan bileşenlerin tahmini ömrünü kısaltabilir.
Tungsten, deneysel reaktörlerin divertörü ve plazmaya bakan diğer bileşenleri için önde gelen aday: son derece yüksek erime noktası ve ısı altında düşük aşınma ile öne çıkıyor. Ancak bu bileşenler, döteryum-trityum füzyon reaksiyonlarının ürettiği 14 MeV'lik nötronların tüm gücünü absorbe etmek zorunda; bu da radyasyon hasarını, reaktör parçalarının değişim arasında ne kadar dayanacağını belirleyen temel kısıt haline getiriyor.
Yeni bulgular önemli çünkü bileşen ömrü tahminleri doğrudan reaktör ekonomisine giriyor: Bir santralde makinenin kullanılabilirliği — ve elektrik maliyeti — en çok hasar gören parçaların ne sıklıkta değiştirilmesi gerektiğine bağlı.
Simülasyonlar aynı zamanda metodolojik bir sıçramayı da gösteriyor: Bir milyar atomu modellemek yalnızca, kuantum doğruluğunda kuvvetleri geleneksel ilk ilkeler yöntemlerinin maliyetinin çok altında yakalayan makine öğrenmesi tabanlı atomlar arası potansiyeller sayesinde mümkün. Bu ölçek, araştırmacıların birincil hasar olaylarının tüm yörüngesini — ilk atom çarpışmalarından sonrasında oluşan karmaşık, geniş kusur yapılarına kadar — gözlemlemesine olanak tanıyor.
Füzyon mühendisleri için mesaj net: Metal, ders kitaplarının söylediğinden daha sert darbe alıyor olabilir ve hasar modellerinin deneysel ışınlama verileriyle doğrulanması artık her zamankinden daha önemli.
