Exempel på dataskivor med tvärsnittstomografi från xy (övre) och xz (nedre) plan för ITER_MB_ROI-provet med en jämförelse av röntgen (vänster) kontra neutron (höger) tomografi avbildningsresultat. Upphovsman:Llion Evans, Swansea University
Utnyttja kärnfusion, som driver solen och stjärnorna, för att möta jordens energibehov, är ett steg närmare efter att forskare visat att användning av två typer av bildbehandling kan hjälpa dem att bedöma säkerheten och tillförlitligheten hos delar som används i en fusionsenhet.
Forskare från Swansea University, Culham Center for Fusion Energy, ITER i Frankrike, och Max-Planck Institute of Plasma Physics i Tyskland kopplade röntgen- och neutronbildning för att testa robustheten hos delar.
De fann att båda metoderna ger värdefull data som kan användas för att utveckla komponenter.
Solen är ett lysande exempel på fusion i aktion. I extrema tryck och temperatur i mitten av solen reser atomer tillräckligt snabbt för att smälta ihop, släpper ut stora mängder energi. I årtionden, forskare har tittat på hur man kan utnyttja detta kassaskåp, kolfri och praktiskt taget obegränsad energikälla.
Ett stort hinder är de svindlande temperaturer som komponenter i fusionsenheter måste tål:upp till 10 gånger värmen från solens mitt.
En av de viktigaste metoderna för fusion, magnetisk inneslutning, kräver reaktorer som har några av de största temperaturgradienterna på jorden, och potentiellt i universum:plasma som når toppar på 150 miljoner ° C och kryopumpen, som bara är några meter bort, så låg som -269 ° C.
Tre provtyper som används för detta arbete:(vänster) ITER -referensmonoblock (ITER_MB), (mitten) Culham Center for Fusion Energy termiskt brytkoncept monoblock (CCFE_MB) och (höger). Upphovsman:Llion Evans, Swansea University
Det är kritiskt att forskare kan testa-icke-destruktivt-robustheten hos tekniska komponenter som måste fungera i en så extrem miljö.
Forskargruppen fokuserade på en kritisk komponent, kallas monoblock, som är ett rör som bär kylvätska. Detta var första gången den nya volframmonoblockdesignen har avbildats med datoriserad tomografi. De använde ISIS Neutron och Muon Sources neutronavbildningsinstrument, JAG ÄR PÅ.
Dr Triestino Minniti från Science and Technology Facilities Council sa:
"Varje teknik hade sina egna fördelar och nackdelar. Fördelen med neutronavbildning jämfört med röntgenbildning är att neutroner är betydligt mer genomträngande genom volfram.
Således, det är möjligt att avbilda prover som innehåller större volymer volfram. Neutrontomografi tillåter oss också att undersöka hela monoblocket icke-destruktivt, ta bort behovet av att producera "prov av intressanta regioner"
Forskare har gått ett steg närmare att utnyttja fusionsenergi genom att visa hur bildbehandling möjliggör bättre testning av komponenter för enheter. Upphovsman:Swansea University
Dr Llion Evans från Swansea University College of Engineering sa:
"Detta arbete är ett bevis på att båda dessa tomografimetoder kan producera värdefull data. I framtiden kan dessa kompletterande tekniker användas antingen för forskning och utveckling av fusionskomponentdesign eller för kvalitetssäkring av tillverkning".
Nästa steg är att konvertera 3D-bilderna som produceras med denna kraftfulla teknik till tekniska simuleringar med mikroskalaupplösning. Denna teknik, känd som bildbaserad finite element-metod (IBFEM), gör det möjligt att bedöma prestandan för varje del individuellt och redogöra för mindre avvikelser från konstruktion som orsakas av tillverkningsprocesser.
Forskningen publicerades i Fusionsteknik och design .
