辐射损害降低了潜在的聚变反应堆材料的熔点

2019-05-29 10:45:17 编辑：来源：

导读辐射损伤降低了金属钨的熔点，这种效应可能导致核聚变反应堆中的材料失效以及材料暴露于来自极热聚变等离子体的粒子辐射的其他应用。这是今

辐射损伤降低了金属钨的熔点，这种效应可能导致核聚变反应堆中的材料失效以及材料暴露于来自极热聚变等离子体的粒子辐射的其他应用。这是今天发表在Science Advances上的一项研究的结果，该研究由能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员领导。

为了模拟材料在融合实验的恶劣条件下可以承受的损害，该团队用高能离子轰击钨样品。然后，他们用高功率激光加热样品并“拍摄”样品的原子如何用SLAC的超快“电子相机”(超快电子衍射仪器(MeV-UED))作出响应。他们发现损坏的钨在比原始钨更低的温度下液化。将他们的实验数据与先进的模拟结合起来，研究人员首次可以量化超快熔化过程如何受到辐射损伤的影响。

科学家表示，这些结果可能有助于设计聚变反应堆材料，例如提供处理损伤地点的想法。他们还强调了SLAC的Linac相干光源(LCLS)X射线激光器的高能量升级以及激光设备功率增强的重要性，这将为在极端条件下进行更详细的材料研究铺平道路。

用SLAC的超快电子衍射仪器(MeV-UED)捕获的激光诱导的辐射损伤钨熔化。仪器的高能电子束穿过钨样品，在探测器(环)上产生特征散射图，研究人员可以从中确定样品的原子结构。随着时间的推移，模式的变化揭示了快速融化过程的原子细节。图片来源：SLAC国家加速器实验室

用高功率激光脉冲加热后辐射损伤钨快速熔化过程的计算机模拟。每个点代表材料中的原子。颜色表示原子是否是有序固态的一部分(红色); 一种混乱，液化的状态(蓝色); 或者介于两者之间的状态(绿色)。电影展示了材料如何从固态快速转变为液态。图片来源：SLAC国家加速器实验室

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