مادة مواجهة للبلازما

الموسوعة الحرة
يُظهر التصميم الداخلي لنموذج ألكاتور سي-مود بلاطات الموليبدينوم المستخدمة كمادة للجدار الأول
تصميم داخلي لمفاعل توكاماك، متغير التكوين، يوضح بلاطات الجرافيت المستخدمة كمادة للجدار الأول

في أبحاث طاقة الاندماج النووي ، فإن المادة (أو المواد) المواجهة للبلازما هي أي مادة تستخدم لبناء المكونات المواجهة للبلازما (PFC) تلك المكونات المعرضة للبلازما التي يحدث فيها الاندماج النووي ، وخاصة المادة المستخدمة لتبطين الجدار الأول أو منطقة المحول في وعاء المفاعل .

يجب أن تدعم المواد المواجهة للبلازما في تصميمات مفاعلات الاندماج الخطوات العامة لتوليد الطاقة، وتشمل هذه الخطوات ما يلي:

  1. توليد الحرارة من خلال الانصهار،
  2. التقاط الحرارة في الجدار الأول،
  3. نقل الحرارة بمعدل أسرع من امتصاصها.
  4. توليد الكهرباء.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تعمل المواد المواجهة للبلازما طوال عمر وعاء مفاعل الاندماج من خلال التعامل مع الظروف البيئية القاسية، مثل:

  1. يؤدي قصف الأيونات إلى التذرية الفيزيائية والكيميائية وبالتالي التآكل .
  2. تسبب عملية زرع الأيونات في حدوث أضرار ناتجة عن الإزاحة وتغيرات في التركيب الكيميائي
  3. تدفقات حرارية عالية (مثل 10 ميجاوات/م²)2{\displaystyle ^{2}}) بسبب اضطرابات الحافة (ELMs ) وغيرها من الظواهر العابرة.
  4. الترسيب المشترك والعزل المحدود للتريتيوم.
  5. خصائص حرارية ميكانيكية مستقرة أثناء التشغيل.
  6. عدد محدود من التأثيرات السلبية للتحول النووي

يركز البحث الحالي في مفاعلات الاندماج النووي على تحسين كفاءة وموثوقية توليد الحرارة واستخلاصها، ورفع معدل نقلها. أما توليد الكهرباء من الحرارة فهو خارج نطاق البحث الحالي، نظراً لوجود دورات نقل حرارة فعالة، مثل تسخين الماء لتشغيل التوربينات البخارية التي تُشغل المولدات الكهربائية.

تعتمد تصاميم المفاعلات الحالية على تفاعلات اندماج الديوتيريوم-التريتيوم (DT)، التي تُنتج نيوترونات عالية الطاقة قادرة على إلحاق الضرر بالجدار الأول للمفاعل، [ 1 ] ومع ذلك، فإن النيوترونات عالية الطاقة (14.1 ميغا إلكترون فولت) ضرورية لتشغيل الغطاء الواقي ومولد التريتيوم . ونظرًا لقصر عمر النصف للتريتيوم، فهو ليس نظيرًا وفيرًا في الطبيعة، لذا يتطلب مفاعل اندماج الديوتيريوم-التريتيوم توليده من خلال التفاعل النووي لنظائر الليثيوم (Li) أو البورون (B) أو البريليوم (Be) مع نيوترونات عالية الطاقة تصطدم داخل الجدار الأول للمفاعل. [ 2 ]

متطلبات

تتكون معظم أجهزة الاندماج المغناطيسي (MCFD) من عدة مكونات رئيسية في تصميماتها التقنية، بما في ذلك:

  • نظام مغناطيسي: يحصر وقود الديوتيريوم والتريتيوم في شكل بلازما وعلى شكل حلقة.
  • وعاء التفريغ: يحتوي على بلازما الاندماج الأساسية ويحافظ على ظروف الاندماج.
  • الجدار الأول: يقع بين البلازما والمغناطيسات لحماية مكونات الوعاء الخارجي من أضرار الإشعاع .
  • نظام التبريد: يزيل الحرارة من الحيز المحصور وينقل الحرارة من الجدار الأول.

يجب ألا تلامس بلازما الاندماج الأساسية الجدار الأول فعليًا. يستخدم مشروع ITER والعديد من تجارب الاندماج الحالية والمستقبلية الأخرى، ولا سيما تلك المصممة بتقنية التوكاماك والستيلاراتور ، مجالات مغناطيسية شديدة في محاولة لتحقيق ذلك ، على الرغم من استمرار مشاكل عدم استقرار البلازما . مع ذلك، حتى مع حصر البلازما بشكل مستقر، ستتعرض مادة الجدار الأول لتدفق نيوتروني أعلى من أي مفاعل طاقة نووية حالي ، مما يؤدي إلى مشكلتين رئيسيتين في اختيار المادة:

  • يجب أن يتحمل هذا التدفق النيوتروني لفترة زمنية كافية ليكون مجدياً اقتصادياً.
  • يجب ألا يصبح مشعاً بدرجة كافية بحيث ينتج كميات غير مقبولة من النفايات النووية عند استبدال البطانة أو إيقاف تشغيل المحطة في نهاية المطاف.

يجب أن تتضمن مادة البطانة أيضًا ما يلي:

تُحمى بعض المكونات الحساسة للبلازما، مثل المحول على وجه الخصوص ، عادةً بمادة مختلفة عن تلك المستخدمة في الجزء الأكبر من الجدار الأول. [ 3 ]

المواد المقترحة

تشمل المواد المستخدمة حاليًا أو قيد الدراسة ما يلي:

كما يجري النظر في استخدام بلاط متعدد الطبقات مصنوع من عدة مواد من هذه المواد، على سبيل المثال:

  • طبقة رقيقة من الموليبدينوم على بلاطات الجرافيت.
  • طبقة رقيقة من التنجستن على بلاطات الجرافيت.
  • طبقة من التنجستن فوق طبقة من الموليبدينوم على بلاطات من الجرافيت.
  • طبقة من كربيد البورون فوق بلاطات CFC. [ 7 ]
  • طبقة من الليثيوم السائل على بلاطات الجرافيت. [ 9 ]
  • طبقة من الليثيوم السائل فوق طبقة من البورون على بلاطات الجرافيت. [ 10 ]
  • طبقة من الليثيوم السائل على أسطح المكونات الصلبة المواجهة للبلازما المصنوعة من التنجستن أو المحولات. [ 11 ]

استُخدم الجرافيت كمادة أساسية لجدار جهاز التوروس الأوروبي المشترك (JET) عند بدء تشغيله (1983)، وفي جهاز توكاماك ذي التكوين المتغير (1992)، وفي التجربة الوطنية للتوروس الكروي (NSTX، أول بلازما عام 1999). [ 12 ]

تم استخدام البريليوم لإعادة تبطين جهاز JET في عام 2009 تحسباً لاستخدامه المقترح في ITER . [ 13 ]

يُستخدم التنجستن في مُحوِّل الطاقة في مفاعل JET، وسيُستخدم أيضًا في مُحوِّل الطاقة في مفاعل ITER. [ 13 ] [ 14 ] كما يُستخدم في الجدار الأول في مفاعل ASDEX Upgrade . [ 15 ] استُخدمت بلاطات من الجرافيت مُرشَّشة بالبلازما ومُغطاة بالتنجستن في مُحوِّل الطاقة في مفاعل ASDEX Upgrade. [ 16 ] أُجريت دراسات على التنجستن في مُحوِّل الطاقة في منشأة DIII-D. [ 17 ] استخدمت هذه التجارب حلقتين من نظائر التنجستن مُدمجتين في الجزء السفلي من مُحوِّل الطاقة لتوصيف تآكل التنجستن أثناء التشغيل. يُستخدم الموليبدينوم كمادة للجدار الأول في مفاعل Alcator C-Mod (1991).

استُخدم الليثيوم السائل لتغطية الجزء المواجه للبلازما في مفاعل اختبار الاندماج النووي توكاماك في تجربة توكاماك الليثيوم (TFTR، 1996) [ 9 ] ، ويُستخدم حاليًا في تجربة توكاماك الليثيوم-β (LTX-β) التابعة لمختبر برينستون لفيزياء البلازما . [ 18 ]

الاعتبارات

يُعدّ تطوير مواد مُرضية لمواجهة البلازما أحد أهم المشاكل التي لا تزال البرامج الحالية بحاجة إلى حل. [ 19 ] [ 20 ]

يمكن قياس أداء المواد المواجهة للبلازما من حيث: [ 10 ]

  • إنتاج الطاقة لحجم مفاعل معين.
  • تكلفة توليد الكهرباء.
  • الاكتفاء الذاتي في إنتاج التريتيوم.
  • توافر المواد.
  • تصميم وتصنيع المكونات المواجهة للبلازما.
  • السلامة في التخلص من النفايات وفي الصيانة.

سيتناول مرفق تشعيع مواد الاندماج الدولي هذا الأمر بشكل خاص. وستُستخدم المواد التي يتم تطويرها باستخدام هذا المرفق في محطة الطاقة التجريبية ، وهي المشروع المقترح الذي سيخلف مشروع ITER.

قال بيير جيل دي جين، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء، عن الاندماج النووي: "نقول إننا سنضع الشمس في صندوق. الفكرة جميلة. المشكلة هي أننا لا نعرف كيف نصنع هذا الصندوق." [ 21 ]

التطورات الأخيرة

من المعروف أن المواد الصلبة المواجهة للبلازما عرضة للتلف تحت تأثير الأحمال الحرارية العالية وتدفق النيوترونات الكبير. في حال تلفها، يمكن لهذه المواد الصلبة أن تلوث البلازما وتقلل من استقرار حصرها. إضافةً إلى ذلك، يمكن أن يتسرب الإشعاع عبر العيوب الموجودة في هذه المواد الصلبة ويلوث مكونات الوعاء الخارجي. [ 1 ]

يجري التخلص التدريجي من الجرافيت كمادة لجدران مواجهة البلازما لأنه يتعرض لتآكل كيميائي قوي في بلازما الهيدروجين، مما يؤدي إلى تآكل شديد، وترسب مشترك للتريتيوم واحتجازه، وتكوّن الغبار، وتدفق الشوائب، بالإضافة إلى معاناته من التدهور الناتج عن النيوترونات وعمره الافتراضي المحدود تحت أحمال حرارة المفاعل؛ على سبيل المثال، أظهرت القياسات في محول الجرافيت W7-X تآكلًا صافيًا يصل إلى 20 ميكرومترًا عند خط الاصطدام وإزالة ما مجموعه 48 ± 14 غرامًا من الكربون على مدى 3776 ثانية من التعرض للبلازما، وهو ما يتوافق مع معدلات تآكل فعالة تبلغ حوالي 5-8 نانومتر في الثانية. [ 22 ]

تم اقتراح استخدام مكونات معدنية سائلة مواجهة للبلازما، والتي تُحيط بالبلازما، لمعالجة التحديات التي تواجه هذه المكونات. وعلى وجه الخصوص، ثبت أن الليثيوم السائل يتمتع بخصائص متنوعة تجعله جذابًا لأداء مفاعلات الاندماج النووي. [ 1 ] [ 23 ] [ 24 ]

التنجستن

يُعرف التنجستن على نطاق واسع بأنه المادة المفضلة للمكونات المواجهة للبلازما في أجهزة الاندماج من الجيل التالي، ويعود ذلك بشكل كبير إلى مزيجه الفريد من الخصائص وإمكانية تطويره. معدلات تآكله المنخفضة تجعله مناسبًا بشكل خاص لبيئة مفاعلات الاندماج ذات الإجهاد العالي، حيث يمكنه تحمل الظروف القاسية دون أن يتدهور بسرعة. بالإضافة إلى ذلك، يُعد انخفاض احتفاظ التنجستن بالتريتيوم من خلال الترسيب المشترك والزرع أمرًا بالغ الأهمية في سياقات الاندماج، مما يساعد على تقليل تراكم هذا النظير المشع. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

من المزايا الرئيسية الأخرى للتنغستن موصليته الحرارية العالية، وهي خاصية ضرورية للتحكم في الحرارة الشديدة المتولدة في عمليات الاندماج النووي. تضمن هذه الخاصية تبديدًا فعالًا للحرارة، مما يقلل من خطر تلف المكونات الداخلية للمفاعل. علاوة على ذلك، يتيح تطوير سبائك التنغستن المقاومة للإشعاع فرصةً لتعزيز متانته وأدائه في ظل ظروف الإشعاع الشديدة التي تميز مفاعلات الاندماج النووي.

على الرغم من هذه المزايا، لا يخلو التنجستن من عيوبه. من أبرزها ميله للمساهمة في زيادة الإشعاع في قلب المفاعل، ما يمثل تحديًا كبيرًا في الحفاظ على أداء البلازما في مفاعلات الاندماج. ومن عيوبه الأخرى تكوّن هياكل شبيهة بالخيوط، تُعرف أيضًا باسم "زغب التنجستن" في أوساط المختصين بمواد مواجهة البلازما، على السطح المواجه للبلازما، خاصةً عند تعريضه لإشعاع أيونات الهيليوم في درجات حرارة مناسبة للمفاعل. تنتج هذه الظاهرة عن تكوّن فقاعات الهيليوم وهجرتها، وهو أمر شائع في بيئات التوكاماك لأن جزيئات الهيليوم النشطة هي نتاج ثانوي لتفاعل اندماج الديوتيريوم والتريتيوم. يُقلل تكوّن زغب التنجستن من الموصلية الحرارية لمادة مواجهة البلازما، وقد يزيد من تلوث البلازما إذا انفصلت الخيوط عن السطح. [ 28 ] ومع ذلك، تم اختيار التنجستن كمادة مواجهة للبلازما في الجيل الأول من محول مشروع ITER، ومن المحتمل أن يتم استخدامه أيضًا في الجدار الأول للمفاعل.

من عيوب استخدام التنجستن كمادة مواجهة للبلازما أنه ليس فعالاً في إزالة الشوائب، كالأكسجين والماء، من بيئة الفراغ، على عكس البريليوم مثلاً. وجود الشوائب في الوعاء قد يؤدي إلى خسائر إشعاعية كبيرة في بلازما اللب، كما أنه قد يتسبب في اضطرابات في البلازما. [ 29 ] [ 30 ] لهذا السبب، استُخدمت طريقة تُعرف باسم "البورنة" في العديد من أجهزة الاندماج [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] ذات مكونات التنجستن المواجهة للبلازما، ومن المخطط استخدامها في مفاعل ITER أيضاً. [ 35 ] من نتائج بورنة مكونات التنجستن المواجهة للبلازما تكوين مخاليط من التنجستن والبورون (WB)، [ 36 ] والتي قد تختلف خصائصها اختلافاً كبيراً عن خصائص التنجستن النقي. ومن الأمور التي تثير قلقاً خاصاً التغير في خصائص احتفاظ الوقود في مخاليط الوقود والهواء المتكونة. [ 37 ]

يُعدّ فهم سلوك التنجستن في بيئات الاندماج النووي، بما في ذلك مصادره وهجرته وانتقاله في طبقة التفريغ (SOL)، فضلاً عن احتمالية تلوث قلب المفاعل، مهمةً معقدة. وتُجرى حاليًا أبحاثٌ مكثفة لتطوير فهمٍ ناضجٍ وموثقٍ لهذه الديناميكيات، ولا سيما للتنبؤ بسلوك المواد ذات العدد الذري العالي (Z ) مثل التنجستن في أجهزة التوكاماك من الجيل التالي.

لمعالجة هشاشة التنجستن المتأصلة ، والتي تحد من نطاق استخدامه، تم تطوير مادة مركبة تُعرف باسم مركب التنجستن المعزز بألياف التنجستن (Wf/W). تتضمن هذه المادة آليات تقوية خارجية لزيادة المتانة بشكل ملحوظ، كما يتضح من عينات صغيرة من Wf/W.

في سياق محطات الطاقة الاندماجية المستقبلية، يبرز التنجستن بفضل مقاومته للتآكل، وأعلى درجة انصهار بين المعادن، وسلوكه المعتدل نسبيًا عند تعرضه للإشعاع النيوتروني. مع ذلك، تُعدّ درجة حرارة التحول من الليونة إلى الهشاشة (DBTT) مصدر قلق، لا سيما مع ارتفاعها عند التعرض للنيوترونات. وللتغلب على هذه الهشاشة، يجري استكشاف العديد من الاستراتيجيات، بما في ذلك استخدام المواد النانوية البلورية، وسبائك التنجستن، والمواد المركبة من التنجستن.

ومن أبرزها رقائق التنجستن والمركبات المدعمة بالألياف، التي تستفيد من الخصائص الميكانيكية الاستثنائية للتنجستن. وعند دمجها مع الموصلية الحرارية العالية للنحاس، توفر هذه المركبات خصائص حرارية ميكانيكية محسّنة، تتجاوز نطاق التشغيل للمواد التقليدية مثل النحاس والكروم والزركونيوم. وللتطبيقات التي تتطلب مقاومة أعلى لدرجات الحرارة، تم تطوير مركبات التنجستن المدعمة بألياف التنجستن (Wf/W)، والتي تتضمن آليات لتعزيز المتانة، مما يوسع نطاق التطبيقات المحتملة للتنجستن في تكنولوجيا الاندماج النووي.

الليثيوم

الليثيوم (Li) فلز قلوي ذو عدد ذري ​​منخفض (Z). يتميز الليثيوم بطاقة تأين أولى منخفضة تبلغ حوالي 5.4 إلكترون فولت، وهو شديد التفاعل الكيميائي مع أنواع الأيونات الموجودة في بلازما قلب مفاعلات الاندماج. على وجه الخصوص، يشكل الليثيوم بسهولة مركبات ليثيوم مستقرة مع نظائر الهيدروجين والأكسجين والكربون والشوائب الأخرى الموجودة في بلازما الديوتيريوم-التريتيوم. [ 1 ]

ينتج عن تفاعل اندماج الديوتيريوم-تريتيوم جسيمات مشحونة وأخرى متعادلة في البلازما. تبقى الجسيمات المشحونة محصورة مغناطيسيًا داخل البلازما، بينما لا تكون الجسيمات المتعادلة محصورة مغناطيسيًا وتتحرك نحو الحد الفاصل بين البلازما الأكثر سخونة والمكونات المواجهة لها الأكثر برودة. عند وصولها إلى الجدار الأول، تتحول كل من الجسيمات المتعادلة والجسيمات المشحونة التي أفلتت من البلازما إلى جسيمات متعادلة باردة في الحالة الغازية. ثم يُعاد تدوير الحافة الخارجية للغاز المتعادل البارد، أو يُخلط، مع البلازما الأكثر سخونة. يُعتقد أن تدرج درجة الحرارة بين الغاز المتعادل البارد والبلازما الساخنة هو السبب الرئيسي لانتقال الإلكترونات والأيونات الشاذ من البلازما المحصورة مغناطيسيًا. مع انخفاض إعادة التدوير، يقل تدرج درجة الحرارة وتزداد استقرارية حصر البلازما. ومع تحسن ظروف الاندماج في البلازما، يتحسن أداء المفاعل. [ 38 ]

كان الدافع وراء الاستخدام الأولي لليثيوم في تسعينيات القرن الماضي هو الحاجة إلى مكون مواجه للبلازما ذي معدل إعادة تدوير منخفض. في عام 1996،  أُضيف ما يقارب 0.02 غرام من طلاء الليثيوم إلى المكون المواجه للبلازما في مفاعل TFTR، مما أدى إلى تحسين قدرة الاندماج النووي وحصر بلازما الاندماج بمقدار الضعف. على الجدار الأول، تفاعل الليثيوم مع الجسيمات المتعادلة لإنتاج مركبات ليثيوم مستقرة، مما أدى إلى انخفاض معدل إعادة تدوير الغاز المتعادل البارد. بالإضافة إلى ذلك، كان تلوث البلازما بالليثيوم أقل بكثير من 1%. [ 1 ]

منذ عام 1996، تم تأكيد هذه النتائج من خلال عدد كبير من أجهزة الاندماج المغناطيسي (MCFD) التي استخدمت أيضًا الليثيوم في مكوناتها المواجهة للبلازما، على سبيل المثال: [ 1 ]

  • TFTR (الولايات المتحدة)، CDX-U (2005)/ LTX (2010) (الولايات المتحدة)، CPD (اليابان)، HT-7 (الصين)، EAST (الصين)، FTU (إيطاليا).
  • NSTX (الولايات المتحدة)، T-10 (روسيا)، T-11M (روسيا)، TJ-II (إسبانيا)، RFX (إيطاليا).

قارنت تجارب حديثة أُجريت على جهاز توكاماك DIII-D عينات مُشبعة مسبقًا بالليثيوم مع رواسب مشتركة من الليثيوم والديوتيريوم ، تشكلت أثناء حقن مسحوق الليثيوم في بلازما الديوتيريوم في وضع الهيدروجين. عند درجات حرارة أقل من نقطة انصهار الليثيوم، وُجد أن احتفاظ الديوتيريوم في أغشية الليثيوم الصلبة المعرضة لطبقة الكشط البعيدة لا يعتمد بشكل كبير على سُمك الغشاء المُشبع مسبقًا، بل يهيمن عليه رواسب الليثيوم والديوتيريوم المشتركة؛ كما كان تآكل كل من الليثيوم المُشبع مسبقًا والليثيوم المُترسب في الموقع أقل مما تنبأت به حسابات إنتاجية التذرية. [ 39 ] [ 40 ]

أظهرت التجارب التي أُجريت في جهاز LTX-β التابع لمختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) أن الليثيوم السائل يُحسّن أداء البلازما من خلال خلق بيئة ذات معدل إعادة تدوير منخفض للهيدروجين، مما يُحافظ على سخونة حافة البلازما، ويجعلها أكثر استقرارًا، ويُتيح مساحةً لحجم أكبر منها. [ 4 ] [ 18 ] [ 41 ] ويتوقع الباحثون أن هذا قد يُؤدي إلى أنظمة اندماج توكاماك أصغر حجمًا وأقل تكلفة . [ 4 ]

يُستمد توليد الطاقة الأساسي في تصميمات مفاعلات الاندماج من امتصاص النيوترونات عالية الطاقة. وتُبرز نتائج هذه المحاكاة الديناميكية الموائعية متعددة الموائع (MCFD) فوائد إضافية لطلاءات الليثيوم السائل لتوليد طاقة موثوقة، بما في ذلك: [ 42 ] [ 43 ] [ 1 ] [ 38 ] [ 9 ]

  1. تمتص النيوترونات عالية الطاقة أو سريعة الحركة. حوالي 80% من الطاقة المنتجة في تفاعل اندماج الديوتيريوم-التريتيوم تكمن في الطاقة الحركية للنيوترون الناتج حديثًا.
  2. يتم تحويل الطاقة الحركية للنيوترونات الممتصة إلى حرارة على الجدار الأول. ويمكن بعد ذلك إزالة الحرارة المتولدة على الجدار الأول بواسطة مواد تبريد في أنظمة مساعدة تولد الكهرباء.
  3. إنتاج التريتيوم ذاتيًا عن طريق التفاعل النووي مع النيوترونات الممتصة. ستحفز النيوترونات ذات الطاقات الحركية المتفاوتة تفاعلات إنتاج التريتيوم.

الليثيوم السائل

يتم حاليًا اختبار التطورات الأحدث في الليثيوم السائل، على سبيل المثال: [ 4 ] [ 24 ] [ 10 ] [ 11 ]

  • طلاءات مصنوعة من مركبات الليثيوم السائلة ذات التعقيد المتزايد.
  • طبقات متعددة من الليثيوم السائل، والبورون، والفلور، والمعادن الأخرى ذات العدد الذري المنخفض.
  • طبقات ذات كثافة أعلى من الليثيوم السائل للاستخدام على المكونات المواجهة للبلازما المصممة لأحمال حرارية وتدفق نيوتروني أكبر.
  • يتم ضخ الليثيوم السائل صعودًا وهبوطًا عبر سلسلة من الشرائح في البلاطات التي تبطن قاع الوعاء لحماية المكونات التي تواجه قصف النيوترونات. [ 44 ] [ 45 ]

كربيد السيليكون

برز كربيد السيليكون (SiC)، وهو مادة خزفية حرارية منخفضة العدد الذري، كمرشح واعد للمواد الهيكلية في أجهزة طاقة الاندماج المغناطيسي. وبينما استقطبت الخصائص المميزة لكربيد السيليكون اهتمامًا كبيرًا في تجارب الاندماج، إلا أن القيود التقنية السابقة أعاقت استخدامه على نطاق أوسع. ومع ذلك، فإن القدرات المتطورة لمركبات ألياف كربيد السيليكون (SiCf/SiC) في مفاعلات الانشطار من الجيل الرابع قد جددت الاهتمام بكربيد السيليكون كمادة للاندماج. [ 46 ]

تجمع النسخ الحديثة من SiCf/SiC بين العديد من الخصائص المرغوبة الموجودة في مركبات ألياف الكربون، مثل المتانة الحرارية والميكانيكية ودرجة الانصهار العالية. كما تتميز هذه النسخ بمزايا فريدة، إذ تُظهر تدهورًا طفيفًا في الخصائص عند تعرضها لمستويات عالية من أضرار النيوترونات. وقد أظهر SiC انتشارًا للتريتيوم أقل من ذلك المُلاحظ في المواد الهيكلية الأخرى، وهي خاصية يُمكن تحسينها بشكل أكبر من خلال تطبيق طبقة رقيقة من SiC المتجانس على ركيزة SiC/SiCf. [ 47 ] [ 48 ] ومع ذلك، يؤدي الإنتاج العالي للهيليوم في SiC أثناء التشعيع النيوتروني إلى انتفاخه، لا سيما عند درجات الحرارة المتوسطة والعالية (>1000 درجة مئوية)، مما قد يؤثر على سلامته الهيكلية. بالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة تصنيع SiC الأكثر شيوعًا، وهي الترسيب الكيميائي للبخار (CVI)، تُنتج مسامية بنسبة 10% تقريبًا، مما يجعله نفاذًا للغازات ويقلل من كلٍ من موصليته الحرارية وحدود تحمله للإجهاد الميكانيكي. يُعدّ احتباس التريتيوم في مكونات كربيد السيليكون المواجهة للبلازما أعلى بنحو 1.5 إلى 2 مرة منه في الجرافيت، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الوقود وزيادة مخاطر السلامة في مفاعلات الاندماج. يحتجز كربيد السيليكون كمية أكبر من التريتيوم، مما يحدّ من توافره للاندماج ويزيد من احتمالية تراكمه بشكل خطير، الأمر الذي يُعقّد إدارة التريتيوم. [ 49 ] [ 50 ] يؤدي تلف الإزاحة، وترسب الجسيمات ، وإعادة الترسيب، وتراكم الوقود على سطح محوّل كربيد السيليكون إلى تغييرات كبيرة في البنية المجهرية، مما ينتج عنه تآكلٌ مُعزّز بالرشّ مقارنةً بالمادة البلورية الأصلية. لا يزال الرشّ الكيميائي والفيزيائي لكربيد السيليكون كبيرًا، ويُساهم في المشكلة الرئيسية المتمثلة في زيادة مخزون التريتيوم من خلال الترسيب المشترك بمرور الوقت ومع تدفق الجسيمات. لهذه الأسباب، تم استبعاد المواد الكربونية في مفاعل ITER ومفاعل DEMO وغيرها من الأجهزة. [ 51 ]

أثبتت عملية السيليكونة، كطريقة لتكييف الجدران، قدرتها على تقليل شوائب الأكسجين وتحسين أداء البلازما. [ 52 ] [ 53 ] وتركز الجهود البحثية الحالية على فهم سلوك كربيد السيليكون في ظل ظروف مشابهة للمفاعلات، مما يوفر رؤى قيّمة حول دوره المحتمل في تكنولوجيا الاندماج المستقبلية. وقد طُوّرت مؤخرًا أغشية غنية بالسيليكون على مكونات البلازما المواجهة للمُحوِّل باستخدام حقن حبيبات السيليكون في سيناريوهات وضع الحصر العالي في جهاز DIII-D ، مما حفّز إجراء المزيد من الأبحاث لتحسين هذه التقنية لتطبيقات اندماج أوسع. [ 54 ]

السيراميك ذو درجة الحرارة العالية للغاية

بالإضافة إلى كربيد السيليكون، بدأت الخزفيات فائقة الحرارة (UHTCs) تجذب اهتمامًا متزايدًا نظرًا لدرجات انصهارها المرتفعة للغاية وخصائصها غير المُشعَّعة. [ 55 ] ورغم وجود أنواع عديدة من الخزفيات، إلا أن لكل نوع مزاياه وعيوبه. فعلى سبيل المثال، تتميز الكربيدات بأعلى درجة انصهار، بينما تتميز ثنائيات البوريد بأعلى موصلية حرارية عند درجات حرارة أعلى. [ 56 ] وبالمقارنة مع التنجستن والبريليوم، لم تحظَ الخزفيات فائقة الحرارة بدراسة كافية، ونتيجة لذلك، فإن تأثيرات الإشعاع عليها غير مفهومة جيدًا، حيث تركز العديد من الدراسات الحالية على الخزفيات أحادية المكون (مثل كربيد الزركونيوم، وأكسيد الثوريوم ، وبوريد الزركونيوم ) . [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] علاوة على ذلك، تُعد الخزفيات فائقة الحرارة متعددة المكونات، مثل ثنائيات وثلاثيات الكربيدات، بالإضافة إلى الخزفيات عالية الإنتروبيا، جذابة بشكل خاص نظرًا لإمكانية تعديل خصائصها الحرارية والميكانيكية. مع ذلك، أُجريت بعض الدراسات حول تدهور الموصلية الحرارية. [ 55 ]

تعتمد الموصلية الحرارية في معظم المواد الخزفية بشكل كبير على انتقال الفونونات ، على عكس معظم المعادن التي تعتمد على انتقال الإلكترونات. [ 60 ] ويتأثر انتقال الفونونات هذا بشكل كبير بالإشعاع النيوتروني نتيجةً للعيوب والتحول النووي. [ 61 ] ومع ذلك، تحتوي المواد فائقة التوصيل الحراري على روابط أيونية وتساهمية ومعدنية ، مما يوزع مساهمة كلا النوعين من الانتقال بشكل أكثر توازنًا. [ 62 ] لذا، يُقترح أن تُظهر هذه المواد انخفاضًا أقل في الموصلية الحرارية، وهو ما لوحظ في بعض المواد فائقة التوصيل الحراري، مثل ZrB₂ . [ 55 ] وأخيرًا ، أدت تقنيات التصنيع المحسّنة للمواد فائقة التوصيل الحراري إلى تحسين الخصائص الميكانيكية والحرارية. [ 55 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 أونو، ماسايوكي (2012). الليثيوم كمكون مواجه للبلازما لأبحاث الاندماج المغناطيسي (تقرير). مختبر برينستون لفيزياء البلازما. doi : 10.2172/1056493 . OSTI 1056493 . 
  2. ↑ إيهلي، ت؛ باسو، ت.ك؛ جيانكارلي، ل.م؛ كونيشي، س؛ مالانج، س؛ نجم آبادي، ف؛ نيشيو، س؛ رافراي، أ.ر؛ راو، س.ف.س؛ ساجارا، أ؛ وو، ي (ديسمبر 2008). "مراجعة لتصاميم البطانيات لمفاعلات الاندماج المتقدمة". هندسة وتصميم الاندماج . 83 ( 7-9 ): 912-919 . Bibcode : 2008FusED..83..912I . doi : 10.1016/j.fusengdes.2008.07.039 .
  3. ↑ ستوفر، كريس (14 أبريل 2011). "مفهوم نظام محول التوكاماك وتصميم ITER" (ملف PDF) . قسم الفيزياء التطبيقية والرياضيات التطبيقية بجامعة كولومبيا . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 11 ديسمبر 2013. تاريخ الاطلاع: 20 أبريل 2019 .
  4. ١ ٢ ٣ ٤ "يساعد الليثيوم السائل على جدران جهاز الاندماج النووي البلازما في الحفاظ على حافة ساخنة داخله | مختبر برينستون لفيزياء البلازما" . www.pppl.gov . تاريخ الاسترجاع: 6 يناير 2026 .
  5. ↑ "قد يؤدي الحد من التآكل باستخدام القصدير السائل إلى تحسين التبريد في مفاعلات الاندماج النووي" . phys.org. ديسمبر 2022. مؤرشف من الأصل في 28 ديسمبر 2022. تم الاطلاع عليه في 22 يوليو 2024 .
  6. ↑ "تطوير مكونات الجدار الأول المطلية بكربيد البورون لـ Wendelstein 7-X" . جمعية ماكس بلانك . مؤرشف من الأصل في 12 مايو 2011.
  7. 1 2 3 أندو، تي؛ كوداما، ك.؛ ماتسوكاوا، م.؛ أوتشي، Y.؛ أراي، T.؛ ياجيو، J .؛ كاميناجا، أ. ساساجيما، ت.؛ كويكي، T.؛ شيميزو، م. (1994). “السلوك المادي لمكونات مواجهة البلازما JT-60U وتركيب بلاط CFC/Graphite المحول B/Sub 4/C”. الندوة الخامسة عشرة لـ IEEE/NPSS. هندسة الانصهار . المجلد. 1. الصفحات من 541 إلى 544. دوى : 10.1109/FUSION.1993.518390 . رقم ISBN   0-7803-1412-3.
  8. ↑ هينو، ت؛ جينوشي، ت؛ ياماوتشي، ي؛ هاشيبا، م؛ هيروهاتا، ي؛ كاتوه، ي؛ كوهياما، أ. (2012). "كربيد السيليكون كمادة مواجهة للبلازما أو مادة تغطية". مركبات سيراميك SiC/SiC المتقدمة: التطورات والتطبيقات في أنظمة الطاقة . سلسلة معاملات السيراميك. المجلد 144. الصفحات 353-361 . doi : 10.1002/9781118406014.ch32 . ISBN   978-1-118-40601-4.
  9. ١ ٢ ٣ "تجربة توكاماك الليثيوم (LTX)" (ملف PDF) . صحيفة وقائع. مختبر برينستون لفيزياء البلازما. مارس ٢٠١١. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في ٤ مارس ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه في ٢٠ أبريل ٢٠١٩ .
  10. 1 2 3 كايتا ر، بيرزاك ل، بويل د (29 أبريل 2010). "تجارب على جدران من المعدن السائل: حالة تجربة توكاماك الليثيوم" . هندسة وتصميم الاندماج . 85 (6): 874-881 . Bibcode : 2010FusED..85..874K . doi : 10.1016/j.fusengdes.2010.04.005 . OSTI 973198. S2CID 120010130 .  
  11. 1 2 أونو، م.؛ وآخرون (2013). "التقدم الأخير في برنامج الليثيوم NSTX/NSTX-U وآفاق تطوير محولات تعتمد على الليثيوم السائل ذات الصلة بالمفاعل". الاندماج النووي . 53 (11). Bibcode : 2013NucFu..53k3030O . doi : 10.1088/0029-5515/53/11/113030 . 
  12. ↑ غورانسون، ب.؛ بارنز، ج.؛ تشزانوفسكي، ج.؛ هايتزنرودر، ب.؛ نيلسون، ب.؛ نيومير، س.؛ بينغ، ج. (1999). تصميم المكونات المواجهة للبلازما لتجربة توكاماك الكروية الوطنية (NSTX) . المؤتمر الثامن عشر لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات/الجمعية الوطنية لعلوم الاندماج النووي حول هندسة الاندماج. doi : 10.1109/FUSION.1999.849793 .
  13. 1 2 هيربوت، جيم (16 أغسطس 2012). "كيفية تبطين مفاعل نووي حراري" . مجلة ساينس . تم الاطلاع عليه في 20 أبريل 2019 .
  14. ↑ دييز، م.؛ بالدين، م.؛ بريزينسيك، س.؛ كور، ي.؛ فيدورتشاك، ن.؛ فردوس، م.؛ فورتونا، إ.؛ غاسبار، ج.؛ غان، ج.ب.؛ هاكولا، أ.؛ لورير، ت.؛ مارتن، س.؛ ماير، م.؛ ريلهاك، ب.؛ ريشو، م. (2023-03-01). "نظرة عامة على تفاعلات أسطح البلازما والتنغستن في قطاع اختبار المحول في WEST خلال حملتي C3 وC4" . المواد والطاقة النووية . 34 101399. Bibcode : 2023NMEne..3401399D . doi : 10.1016/j.nme.2023.101399 . hdl : 10138/359523 . ISSN 2352-1791 . 
  15. ↑ "أمثلة على طلاءات الاختبار للجدار الأول من التنجستن في مشروع ASDEX المُطوَّر: مقارنة بين طرق الطلاء المختلفة" . جمعية ماكس بلانك . مؤرشف من الأصل في 13 مايو 2011.
  16. ↑ نيو، ر.؛ وآخرون . (ديسمبر 1996). "تجربة محول التنجستن في ASDEX Upgrade". فيزياء البلازما والاندماج النووي المتحكم به . 38 (12A): A165– A179. doi : 10.1088/0741-3335/38/12A/013 . S2CID 250893393 .  
  17. ↑ بيتي، سي سي؛ فريق DIII-D (5 يونيو 2019). "أبحاث DIII-D نحو إرساء الأساس العلمي لمفاعلات الاندماج المستقبلية" (ملف PDF) . الاندماج النووي . 59 (11): 112002. Bibcode : 2019NucFu..59k2002P . doi : 10.1088/1741-4326/ab024a . S2CID 127950712 . 
  18. 1 2 "إضافة كمية كافية من الوقود إلى النار | مختبر برينستون لفيزياء البلازما" . www.pppl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-01-06 .
  19. ↑ إيفانز، إل. إم.؛ مارجيتس، إل.؛ كاسالينيو، في.؛ ليفر، إل. إم.؛ بوشيل، ج.؛ لوي، تي.؛ وولورك، أ.؛ يونغ، ب.؛ ليندمان، أ. (28-05-2015). "تحليل العناصر المحدودة الحرارية العابرة لكتلة CFC–Cu ITER أحادية الكتلة باستخدام بيانات التصوير المقطعي بالأشعة السينية" . هندسة وتصميم الاندماج . 100 : 100-111 . Bibcode : 2015FusED.100..100E . doi : 10.1016/j.fusengdes.2015.04.048 . hdl : 10871/17772 .
  20. ↑ إيفانز، إل. إم.؛ مارجيتس، إل.؛ كاسالينيو، في.؛ ليونارد، إف.؛ لوي، تي.؛ لي، بي. دي.؛ شميدت، إم.؛ مامري، بي. إم. (2014-06-01). "الخصائص الحرارية لتقنيات وصل السيراميك/المعدن لتطبيقات الاندماج باستخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية" . هندسة وتصميم الاندماج . 89 (6): 826-836 . Bibcode : 2014FusED..89..826E . doi : 10.1016/j.fusengdes.2014.05.002 .
  21. ↑ ميتشيو كاكو ، فيزياء المستحيل ، ص 46-47.
  22. ^ ماير، م. بالدن، م. بريزينسك، S .؛ بورويتز، VV. دارد، كب؛ دوديك، أ. إيركي، G.؛ جاو، Y.؛ جرونر، ه.؛ غيماريش، ر.؛ هيريت، ص. كلوزه، س. كونيغ، ر. كراوس، م.؛ لوب، ر. لوكس، م. ناوجوكس، د.؛ نيو، ر. أولمان، J.؛ روسيت، سي. سيلفا، تي إس؛ يي، ر. تشاو، د. (2020). "تآكل المواد وترسبها على محول W7-X". سيناريو الفيزياء . T171 014035. دوى : 10.1088/1402-4896/ab4b8c .
  23. ↑ «يساعد الليثيوم السائل على جدران جهاز الاندماج النووي البلازماَ في الحفاظ على حافة ساخنة داخله | مختبر برينستون لفيزياء البلازما» . www.pppl.gov . تاريخ الاسترجاع: 6 يناير 2026 .
  24. 1 2 "إنشاء حلقات من الليثيوم السائل للتحكم في درجة حرارة الاندماج | مختبر برينستون لفيزياء البلازما" . www.pppl.gov . تاريخ الاسترجاع: 2026-01-06 .
  25. ↑ نيو، ر.؛ وآخرون (2005). "التنغستن: خيار لمكونات البلازما المواجهة للمُحَوِّل والحجرة الرئيسية في أجهزة الاندماج النووي المستقبلية". الاندماج النووي . 45 (3): 209-218 . Bibcode : 2005NucFu..45..209N . doi : 10.1088/0029-5515/45/3/007 . S2CID 56572005 .  
  26. ↑ فيليبس، ف.؛ وآخرون (2011). "التنغستن كمادة للمكونات المواجهة للبلازما في أجهزة الاندماج". مجلة المواد النووية . 415 (1): S2– S9. Bibcode : 2011JNuM..415S...2P . doi : 10.1016/j.jnucmat.2011.01.110 . 
  27. ↑ نيو، ر.؛ وآخرون (2016). "مواد التنجستن المتقدمة للمكونات المواجهة للبلازما في محطات الطاقة التجريبية والاندماجية". هندسة وتصميم الاندماج . 109-111 : 1046-1052 . Bibcode : 2016FusED.109.1046N . doi : 10.1016/j.fusengdes.2016.01.027 . hdl : 11858/00-001M-0000-002B-3142-7 . 
  28. ↑ رايت، جاكوب أ. ر. (2022-09-01). "مراجعة لنمو الزغب التنغستن في المراحل المتأخرة" . التنغستن . 4 (3): 184-193 . doi : 10.1007/s42864-021-00133-2 . ISSN 2661-8036 . 
  29. ↑ ستريت، إي جيه؛ بار، جيه إل؛ باروزو، إم؛ بيركيري، جيه دبليو؛ باتري، آر جيه؛ دي فريس، بي سي؛ إيديتيس، إن دبليو؛ غرانيتز، آر إس؛ هانسون، جيه إم؛ هولكومب، سي تي؛ همفريز، دي إيه؛ كيم، جيه إتش؛ كوليمن، إي؛ كونغ، إم؛ لانكتوت، إم جيه (2019-11-01). "التقدم المحرز في منع حدوث اضطرابات في مشروع ITER" . الاندماج النووي . 59 (11): 112012. doi : 10.1088/1741-4326/ab15de . ISSN 0029-5515 . 
  30. ↑ بيتس، ر. أ.؛ لوارت، أ.؛ ووترز، ت.؛ دوبروف، م.؛ غريبوف، ي.؛ كوخل، ف.؛ بشينوف، أ.؛ تشانغ، ي.؛ أرتولا، ج.؛ بونين، ش.؛ تشين، ل.؛ لينين، م.؛ شميد، ك.؛ دينغ، ر.؛ فريريش، هـ. (2025-03-01). "تأثير تفاعل البلازما مع الجدار في إعادة تقييم خط الأساس لمشروع ITER" . المواد والطاقة النووية . 42 101854. doi : 10.1016/j.nme.2024.101854 . ISSN 2352-1791 . 
  31. ^ الشتاء، ج. ايسر، زئبق؛ كونين، L.؛ فيليبس، V.؛ رايمر، H.؛ سيجيرن، J. ضد. شلوتر، J.؛ فيتزكي، إي. ويلبروك، F .؛ وينهولد، P.؛ بانو، ت.؛ رينجر، د.؛ فيبريك، س. (1989/04/01). "البورنة في النص" . مجلة المواد النووية . 162– 164: 713–723 . دوى : 10.1016/0022-3115(89)90352-8 . ISSN 0022-3115 . 
  32. ↑ ياماوتشي، ي.؛ ياماغوتشي، ك.؛ هيروهاتا، ي.؛ هاشيبا، م.؛ هينو، ت.؛ تسوزوكي، ك.؛ كوساما، ي. (2006-02-01). "احتفاظ الفولاذ الفريتي منخفض التنشيط والجدار المعالج بالبورون بالديوتيريوم في مفاعل JFT-2M" . هندسة وتصميم الاندماج . وقائع الندوة الدولية السابعة حول تكنولوجيا الاندماج النووي. 81 (1): 315-319 . doi : 10.1016/j.fusengdes.2005.09.031 . ISSN 0920-3796 . 
  33. ^ أبيسيلا، مل. مازيتيلي ، جي. إسبوزيتو، ب؛ جابيليري ، إل. ليغيب، م؛ ريدولفيني، ف. بيريكولي؛ بيروني، إل. رومانيلي، م؛ زاغورسكي، ر؛ فريق فتو (يوليو 2005). "تأثيرات طلاء البورون على الجدران على FTU، توكاماك متوسط ​​الحجم خالي من المعدن والكربون" . الاندماج النووي . 45 (7): 685-693 . دوى : 10.1088/0029-5515/45/7/018 . ISSN 0029-5515 . 
  34. ↑ هونغ، سوك-هو؛ لي، كون-سو؛ كيم، كوانغ-بيو؛ كيم، كيونغ-مين؛ كيم، هونغ-تاك؛ سون، جونغ-هو؛ وو، هيون-جونغ؛ بارك، جاي-مين؛ بارك، إيون-كيونغ؛ كيم، وونغ-تشاي؛ كيم، هاك-كون؛ بارك، كاب-راي؛ يانغ، هيونغ-ليول؛ أوه، يونغ-كوك؛ نا، هون-كيون (2011-08-01). "أول عملية بورنة في مفاعل KSTAR: تجارب على الكاربوران" . مجلة المواد النووية . وقائع المؤتمر الدولي التاسع عشر حول تفاعلات البلازما مع الأسطح في الاندماج النووي المتحكم به. 415 (1، ملحق): S1050– S1053. doi : 10.1016/j.jnucmat.2010.10.059 . ISSN 0022-3115 . 
  35. ^ لوارت، أ. بيتس، را؛ ووترز، تي؛ نونيس، أنا؛ دي فريس، ف؛ كيم، ش. كوشل ، ف. بوليفوي، أ؛ لينين، م؛ أرتولا ، ج. ياشميتش، س؛ بشينوف، أ؛ باي، اكس؛ كارفاليو، IS؛ دوبروف، م (2025/06/30). "خط الأساس الجديد لـ ITER وخطة البحث وقضايا البحث والتطوير المفتوحة" . فيزياء البلازما والاندماج المتحكم فيه . 67 (6): 065023. دوى : 10.1088/1361-6587/add9c9 . ردمك 0741-3335 . 
  36. ↑ مارين، ألكساندرو؛ سيفان، أشراكات؛ أونتربيرغ، حزقيال؛ باريش، تشاد م.؛ برنارد، إيلودي؛ دييز، ماتيلد؛ تسيترون، إيمانويل؛ وانغ، شينغ (يناير 2025). "تحليل XPS بعد انتهاء صلاحية الوحدات المواجهة للبلازما المستخرجة من WEST بعد حملتي C3 (2018) وC4 (2019)" . مجلة المواد النووية . 604 155525. doi : 10.1016/j.jnucmat.2024.155525 .
  37. ↑ غوتام، د.ن.؛ تران، ت.ت.؛ فيلينجر، م.؛ أومير، ف.؛ روبيل، م.؛ بريميتزهوفر، د.؛ بيثان، إ. (2025-12-01). "احتفاظ الديوتيريوم في طبقات WB المُرَسَّبة بالرش: الزرع الموضعي وتحليل حزمة الأيونات أثناء التلدين" . المواد والطاقة النووية . 45 102000. doi : 10.1016/j.nme.2025.102000 . ISSN 2352-1791 . 
  38. 1 2 Molokov, SS; Moreau, R.; Moffatt KH الديناميكا المغناطيسية المائية: التطور التاريخي والاتجاهات، ص. 172-173.
  39. ↑ موربي، م.؛ إيفنبرغ، ف.؛ آبي، س.؛ أبرامز، ت.؛ بورتولون، أ.؛ هود، ر.؛ لوسادا، يو.؛ ناجي، أ.؛ رين، ج.؛ روداكوف، د.ل.؛ سيموندز، م.ج.؛ ترونغ، د.؛ مورغان، ت.و. (يونيو 2025). "احتفاظ الديوتيريوم في العينات المُعالجة مسبقًا بالليثيوم والترسبات المشتركة لليثيوم والديوتيريوم في مفاعل توكاماك DIII-D" . المواد والطاقة النووية . 43 101915. doi : 10.1016/j.nme.2025.101915 .
  40. ↑ ميشرا، برابهات رانجان (30 يوليو 2025). "استخدام الليثيوم كمادة جدارية في المفاعلات قد يعزز الاندماج النووي: علماء أمريكيون" . هندسة مثيرة للاهتمام . تم الاطلاع عليه في 30 نوفمبر 2025 .
  41. ↑ بانيرجي، سانتانو؛ بويل، د.ب.؛ مان، أ.؛ فيرارو، ن.؛ ويلكي، ج.؛ ماجيسكي، ر.؛ بوديستا، م.؛ بيل، ر.؛ هانسن، س.؛ كابيتشي، و.؛ إليوت، د. (2024-04-01). "دراسة دور الجسيمات المحايدة على الحافة في إثارة نشاط نمط التمزق وتحقيق توزيعات حرارية ثابتة في LTX-β" . الاندماج النووي . 64 (4): 046026. doi : 10.1088/1741-4326/ad2ca7 . ISSN 0029-5515 . 
  42. ↑ "إنشاء حلقات من الليثيوم السائل للتحكم في درجة حرارة الاندماج | مختبر برينستون لفيزياء البلازما" . www.pppl.gov . تاريخ الاسترجاع: 2026-01-06 .
  43. ↑ ساينز، ف.؛ صن، ز.؛ فيشر، أ.إ.؛ وين، ب.؛ كوليمن، إ. (2022-08-01). "مفهوم محولات الطاقة لمحولات مفاعل الاندماج منخفض إعادة التدوير: التحقق التجريبي والتحليلي والرقمي" . الاندماج النووي . 62 (8): 086008. doi : 10.1088/1741-4326/ac6682 . ISSN 0029-5515 . 
  44. ↑ "إنشاء حلقات من الليثيوم السائل للتحكم في درجة حرارة الاندماج | مختبر برينستون لفيزياء البلازما" . www.pppl.gov . تاريخ الاسترجاع: 2026-01-06 .
  45. ↑ ساينز، ف.؛ صن، ز.؛ فيشر، أ.إ.؛ وين، ب.؛ كوليمن، إ. (2022-08-01). "مفهوم محولات الطاقة لمحولات مفاعل الاندماج منخفض إعادة التدوير: التحقق التجريبي والتحليلي والرقمي" . الاندماج النووي . 62 (8): 086008. doi : 10.1088/1741-4326/ac6682 . ISSN 0029-5515 . 
  46. ↑ أبرامز، ت.؛ وآخرون (2021). "تقييم كربيد السيليكون كمادة درع للمُحوِّل في تفريغات الوضع H في جهاز DIII-D". الاندماج النووي . 61 (6): 066005. arXiv : 2104.04083 . Bibcode : 2021NucFu..61f6005A . doi : 10.1088/1741-4326/abecee . S2CID 233204645 .  
  47. ↑ كاتوه، ي.؛ وآخرون (2012). "تأثيرات الإشعاع في كربيد السيليكون للتطبيقات الهيكلية النووية". الرأي الحالي في علوم الحالة الصلبة والمواد . 16 (3): 143-152 . Bibcode : 2012COSSM..16..143K . doi : 10.1016/j.cossms.2012.03.005 . 
  48. ↑ كوياناغي، ت.؛ وآخرون (2018). "التقدم الأخير في تطوير مركبات كربيد السيليكون لتطبيقات الاندماج النووي" . مجلة المواد النووية . 511 : 544-555 . Bibcode : 2018JNuM..511..544K . doi : 10.1016/j.jnucmat.2018.06.017 . S2CID 104235507 .  
  49. ↑ ماير، م.؛ بالدن، م.؛ بيريش، ر. (1998). "احتفاظ الديوتيريوم في الكربيدات والجرافيت المُطعّم" . مجلة المواد النووية . 252 (1): 55-62 . Bibcode : 1998JNuM..252...55M . doi : 10.1016/S0022-3115(97)00299-7 .
  50. ↑ كولر، ماركوس ت.؛ ديفيس، جيمس و.؛ غودلاند، ميغان إي.؛ أبرامز، تايلر؛ غوندرمان، شون؛ هيردريش، جورج؛ فريس، مارتن؛ زوبر، كريستيان (2019). "احتفاظ الديوتيريوم في كربيد السيليكون، ومركبات مصفوفة السيراميك SiC، والجرافيت المطلي بـ SiC" . المواد والطاقة النووية . 20 100704. Bibcode : 2019NMEne..2000704K . doi : 10.1016/j.nme.2019.100704 .
  51. ^ روث، يواكيم. تسيترون، إي. لوارت، أ. لورير، ث؛ المستشار، ج. نيو، ر. فيليبس، V.؛ بريزينسك، S .؛ لينين، م.؛ كواد، ص. جريسوليا، الفصل؛ شميد، ك. كريجر، ك. كالينباخ، أ.؛ ليبشولتز، ب. دورنر، ر. كوزي، ر. عليموف، ف. شو، دبليو؛ أوجورودنيكوفا، O.؛ كيرشنر، أ. فيديريسي، G .؛ كوكوشكين، أ. (2009). "التحليل الأخير لقضايا تفاعلات جدار البلازما الرئيسية في ITER" . مجلة المواد النووية . 390– 391: 1– 9. بيب كود : 2009JNuM..390....1R . doi : 10.1016/j.jnucmat.2009.01.037 . hdl : 11858/00-001M-0000-0026-F442-2 . ISSN 0022-3115 . 
  52. ↑ وينتر، ج. وآخرون (1993). "تحسين أداء البلازما في جهاز TEXTOR باستخدام أسطح مطلية بالسيليكون". مجلة Physical Review Letters ، 71 (10): 1549-1552 . Bibcode : 1993PhRvL..71.1549W . doi : 10.1103/PhysRevLett.71.1549 . PMID 10054436 .  
  53. ↑ سام، يو.؛ وآخرون (1995). "فيزياء حافة البلازما مع السيليكونة في برنامج TEXTOR". مجلة المواد النووية . 220-222 : 25-35 . Bibcode : 1995JNuM..220...25S . doi : 10.1016/0022-3115(94)00444-7 . 
  54. ↑ إيفنبرغ، ف.؛ آبي، س.؛ سنكلير، ج.؛ وآخرون (2023). "طلاء موضعي لأغشية غنية بالسيليكون على مكونات مواجهة للبلازما في جهاز التوكاماك مع حقن مادة السيليكون في الوقت الحقيقي". الاندماج النووي . 63 (10): 106004. arXiv : 2304.03923 . Bibcode : 2023NucFu..63j6004E . doi : 10.1088/1741-4326/acee98 . S2CID 258049235 .  
  55. لين ، يان - رو؛ كوياناغي، تاكاكي؛ زينكل، ستيفن جيه؛ سنيد، لانس إل؛ كاتوه، يوتاي (مايو 2025). "آفاق وتحديات السيراميك فائق الحرارة لتطبيقات مواجهة بلازما الاندماج" . الرأي الحالي في علوم الحالة الصلبة والمواد . 36 101223. doi : 10.1016 / j.cossms.2025.101223 .
  56. ↑ كوبورن، جوناثان؛ إيفنبرغ، فلوريان؛ كوسينتينو، ماري أليس؛ هارغروف، تشيس؛ إيالوفيغا، ميكولا؛ موربي، ماريا؛ نوكولز، لورين؛ بوبوفيتش، زانا؛ بيرغستروم، زاكاري؛ زامبريني، شون؛ أبرامز، تايلر؛ روداكوف، ديمتري؛ آبي، شوتا؛ إيفانز، شين؛ هينوكي، تاتسويا (مارس 2026). "نظرة عامة على اختبار المواد المتقدمة المواجهة للبلازما لمحطات الاندماج التجريبية في DIII-D" . المواد والطاقة النووية . 46 102064. doi : 10.1016/j.nme.2026.102064 .
  57. ↑ كيم، سيونغسو؛ بينا، ميغيل؛ لي، يونغتشانغ؛ هو، زيهان؛ تسوي، باي؛ ناستاسي، مايكل؛ شاو، لين (يونيو 2025). "التشعيع الذاتي للأيونات في ZrC حتى 300 إزاحة لكل ذرة" . مجلة الأدوات والأساليب النووية في بحوث الفيزياء، القسم ب: تفاعلات الحزم مع المواد والذرات . 563 165695. doi : 10.1016/j.nimb.2025.165695 .
  58. ^ ديسكينز ، دبليو ريان. خانولكار، آمي؛ مازومدر، سانجوي؛ دينيت، كودي أ. باواني، كاوستوبه؛ هوا، زيلونج؛ فيريجنو، جوشوا؛ هو، لينجفينج؛ مان، ج. ماثيو. خافيزوف، مارات؛ هيرلي، ديفيد ه. العزب، عنتر (ديسمبر 2022). "دراسة نظرية وتجريبية مشتركة للنقل الحراري في جرعة منخفضة من ثاني أكسيد الثوريوم المشعع" . اكتا ماديا . 241 118379. دوى : 10.1016/j.actamat.2022.118379 .
  59. ^ لين ، يان رو. كوياناجي، تاكاكي؛ سبروستر، ديفيد J.؛ بيتري، كريستيان م. فاهرينهولتز، ويليام؛ هيلماس، جريج E.؛ كاتوه ، يوتاي (سبتمبر 2024). "استجابة 11B المخصب ZrB2 السيراميك ذو درجة الحرارة العالية للغاية لتشعيع النيوترونات في درجات حرارة مرتفعة" . اكتا ماديا . 276 120111. دوى : 10.1016/j.actamat.2024.120111 .
  60. ↑ لي، د. و.؛ كينجيري، و. د. (نوفمبر 1960). "انتقال طاقة الإشعاع والتوصيل الحراري لأكاسيد السيراميك" . مجلة الجمعية الأمريكية للسيراميك . 43 (11): 594-607 . doi : 10.1111/j.1151-2916.1960.tb13623.x . ISSN 0002-7820 . 
  61. ↑ أكيوشي، ماسافومي (30 أبريل 2009). "معامل الانتشار الحراري للخزف عند درجة حرارة التشعيع النيوتروني، مُقدَّرًا من قياسات ما بعد التشعيع عند 123-413 كلفن" . مجلة المواد النووية . مواد مفاعلات الاندماج. 386-388 : 303-306 . doi : 10.1016/j.jnucmat.2008.12.118 . ISSN 0022-3115 . 
  62. ↑ ميترا، راهول؛ غوبتا، أنوبهاف؛ بيسواس، كريشانو (28-07-2024). "وصفة بسيطة لتصميم فئات سيراميك متعددة المكونات فائقة الحرارة باستخدام خرائط هيكلية مقترنة بالتعلم الآلي" . مجلة الفيزياء التطبيقية . 136 (4). doi : 10.1063/5.0200666 . ISSN 0021-8979 .