Pesquisadores liderados pela Universidade de Osaka demonstraram que a perturbação da impressão a laser em uma cápsula para combustível de fusão nuclear feita de materiais rígidos e pesados ​​foi mitigada. Usando o método mais recente de deposição de vapor químico (CVD), eles também produziram cápsulas de combustível de diamante de alta precisão, uma tecnologia-chave aplicável para combustível de fusão.

Ao iniciar as reações de fusão nuclear comprimindo um alvo de combustível na forma de uma cápsula, a perturbação da impressão do laser devido à irradiação não uniformidade cresce na superfície da cápsula. Em fusão por confinamento inercial (ICF), uma cápsula de combustível é irradiada diretamente com feixes de laser, portanto, a impressão a laser por irradiação a laser e a aspereza da superfície de uma cápsula são os principais problemas porque evitam a compressão e o aquecimento do combustível.

Neste estudo, os pesquisadores primeiro tentaram mitigar a impressão a laser. Prestando atenção ao fato de que o diamante é rígido, mas exibe alta elasticidade sob ultra-alta pressão de 100 GPa, eles realizaram experimentos básicos e simulações sobre a influência da rigidez e densidade do material na mitigação da perturbação de impressão. Como resultado, foi esclarecido que a perturbação da impressão a laser na superfície de uma cápsula de diamante foi reduzida a aproximadamente 30 por cento daquela do poliestireno, um material de cápsula convencional. Os resultados da pesquisa foram publicados em Física dos Plasmas .

Além disso, pesquisadores do Institute of Laser Engineering, A Universidade de Osaka e o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) fabricaram cápsulas de diamante altamente uniformizadas com superfície lisa ( <0,1 μm) e esfericidade de 99,7 por cento ao quebrar uma mistura de gases composta de hidrogênio e metano e produzir cápsulas de diamante por meio de uma técnica de deposição química de vapor de filamento quente (HFCVD). Este método pode melhorar ainda mais a suavidade da superfície por meio da otimização da concentração e da pressão dos gases do material.

Este método, que não requer um processo de polimento, pode evitar danos devido ao processo de polimento e problemas na superfície usinada causados ​​por tensão residual devido a danos de usinagem, levando à produção em massa de cápsulas para fusão nuclear. Os resultados da pesquisa foram publicados em Diamante e materiais relacionados .

O autor Keisuke Shigemori diz:"O uso de diamante, que é rígido e não produz a impressão a laser, como um material para cápsulas de combustível, permitirá a compressão estável e o aquecimento eficiente do combustível de fusão a laser, acelerando as reações de fusão nuclear. "