Forskare vid University of Huddersfield har använt nya anläggningar i världsklass för att utföra experiment som kan hjälpa utvecklingen av kärnfusionsreaktorer, allmänt betraktad som "Holy Grail" -lösningen för framtida energibehov.

Genom att simulera skador som orsakas av neutroner med hög energi och alfapartiklar som produceras under fusionsprocessen, Huddersfield -forskarna har upptäckt att volfram - ett favoriserat val av metall i reaktorn - kan bli sprött, leder till misslyckande.

"Just nu, även om volfram är en ledande kandidat, vi ser inte hur vi kan använda det som ett konstruktionsmaterial. Vi kan använda det som en barriär, men inte för något strukturellt sundt, "säger doktor Robert Harrison, som är forskare vid University of Huddersfields forskargrupp för elektronmikroskopi och materialanalys (EMMA).

Svaret blir att utveckla en ny legering som kombinerar volfram - som har önskvärda egenskaper med extrem hårdhet och exceptionellt hög smälttemperatur - med något annat material som kan förhindra dess sprödhet från strålskador och kärntransmutationsreaktioner, vilket skulle ha betydande säkerhetskonsekvenser för reaktorns drift.

Dr. Harrison och hans kollegor har tillgång till University of Huddersfield's Microscope and Ion Accelerator for Materials Investigation (MIAMI). Dessa kombinerar jonbestrålning med transmissionselektronmikroskopi. Nyöppnade MIAMI-2-utvecklad med 3,5 miljoner pund från Engineering and Physical Sciences Research Council-har dubbla jonstrålar och är en av världens ledande anläggningar i sitt slag.

Genom att använda både helium- och volframjoner för att säkert replikera de alfapartiklar som skapas under en fusionsreaktion och neutronbombardemanget, EMMA -forskarna har kunnat replikera skadorna på volfram. Resultaten beskrivs i en ny artikel i tidningen Scripta Materialia , författad av Dr. Harrison med Dr. Jonathan Hinks och professor Stephen Donnelly.

Framsteg görs mot utvecklingen av kärnfusion, som smälter atomer snarare än delar dem som i en konventionell klyvningsreaktor. Under konstruktion i Frankrike är International Experimental Fusion Reactor, som syftar till att vara den första reaktorn som producerar mer energi än den förbrukar.

På Culham Center for Fusion Energy i Oxfordshire, den gemensamma europeiska Torus (JET), är världens största operativa magnetiska fängelseplasmafysiska experiment, avsett att öppna vägen för framtida kärnfusionsnät.

Förespråkare för kärnfusion säger att det har potential att generera nästan obegränsade, ren energi som är "för billig att mäta". Forskning som University of Huddersfield -undersökning av volfram kan bidra till att få genombrottet närmare.