Strålningsskador sänker smältpunkten för metallen volfram, en effekt som kan bidra till materialfel i kärnfusionsreaktorer och andra applikationer där material utsätts för partikelstrålning från extremt het fusionsplasma. Det är resultatet av en studie, publiceras idag i Vetenskapens framsteg , som leddes av forskare vid Department of Energys SLAC National Accelerator Laboratory.

För att efterlikna de skador som material kan uppstå under de svåra förhållandena i ett fusionsexperiment, teamet bombarderade volframprover med energiska joner. Sedan, de värmde upp proverna med en högeffektlaser och "filmade" hur provernas atomer svarade med SLAC:s ultrasnabba "elektronkamera, " ett instrument för ultrasnabb elektrondiffraktion (MeV-UED). De fann att skadat volfram kondenserade vid en lägre temperatur än orörd volfram. Kombinationen av deras experimentella data med avancerade simuleringar gjorde det möjligt för forskarna att kvantifiera, för första gången, hur den ultrasnabba smältningsprocessen påverkas av strålskador.

Resultaten skulle kunna underlätta designen av fusionsreaktormaterial, till exempel genom att ge idéer för att hantera skadeplatser, sa forskarna. De understryker också vikten av högenergiuppgraderingar av SLAC:s Linac Coherent Light Source (LCLS) röntgenlaser och kraftförbättringar till dess laseranläggning, vilket skulle bana väg för ännu mer detaljerade studier av material under extrema förhållanden.