Ett tunt ångmoln framför en flytande metall kan vara lösningen för att skydda reaktorväggarna i framtida fusionskraftverk mot de extrema värmeflöden som uppstår. I Naturkommunikation , Doktoranden Stein van Eden och kollegor vid DIFFER och Ghent University presenterar mätningar av ett ångmoln som fångar upp och omfördelar energin från den inkommande plasman i reaktorn. Arbetet indikerar att flytande metallväggar är ett lovande koncept för framtida fusionsreaktorer som DEMO.

Med förberedelserna för ITER-fusionsprojektet pågår, vissa forskare ser bortom det, till de första elgenererande fusionskraftverken. Dessa DEMO-reaktorer kommer att efterlikna fusionsprocessen mellan vätekärnor i hjärtat av stjärnorna för att producera säker och praktiskt taget outtömlig energi. Väggmaterialet för att hantera värme- och partikelbombardementet vid ITERs avgasrör eller avledare kommer att vara gjord av volfram, men även denna metall kommer sannolikt inte att klara de mer intensiva förhållandena i DEMO-kraftverk.

Flytande metall och ångavskärmning

I deras Nature Communications-tidning, Stein van Eden och hans kollegor utforskade konceptet med en självläkande flytande metallvägg för fusionskraftverk. Denna vätska - till exempel tenn eller litium - flyter genom ett nät av volfram och reparerar sig kontinuerligt från plasmaskador. Särskilt intressant är det växande och krympande molnet av ånga som kommer att bildas ovanför vätskan, eftersom det kan absorbera värme och inkommande partiklar från plasman innan de träffar ytan och stråla bort energi över en mycket större yta än den ursprungliga slagzonen.

Van Edens forskning visar att ångavskärmning fungerar för att automatiskt stabilisera yttemperaturen, även under variationer i mötande plasma. När yttemperaturen börjar stiga, mer flytande metall kommer att avdunsta, vilket leder till ett tätare ångmoln som absorberar och omfördelar energi från plasman. Med sådana självreglerande och självläkande egenskaper, flytande metallväggar kan ha en ljus framtid framför sig.