Uma equipe de pesquisa dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) revelou recentemente que a exposição ao hélio pode inibir a penetração de isótopos de hidrogênio em materiais de parede. Seus resultados foram publicados na Nuclear Fusion.
Sob a interação entre o plasma limite do reator de fusão e o material, deutério e trítio penetrarão na primeira parede e entrarão no refrigerante dentro, aumentando o custo do combustível e o risco de segurança do reator de fusão. Ao mesmo tempo, as partículas de hélio produzidas pela reação de fusão deutério-trítio também bombardeiam diretamente a superfície do material, afetando o comportamento de permeação e retenção de deutério-trítio no material.

Neste estudo, os cientistas se concentraram no efeito da exposição ao plasma de hélio em materiais de parede candidatos e nos materiais estruturais de reatores de fusão e exploraram o mecanismo de exposição de hélio para inibir a penetração de isótopos de hidrogênio em materiais de parede.

Segundo os pesquisadores, a pré-exposição de plasmas de hélio de baixa energia induziu a formação de nanoestruturas salientes na superfície do material. O fluxo de permeação acionado por plasma de deutério diminuiu gradualmente com o aumento da fluência de hélio pré-exposição.

Combinando os resultados com cálculos teóricos, eles concluíram que a evolução da topografia da superfície e a camada de bolha de hélio próxima à superfície tiveram um duplo efeito de redução na penetração do isótopo de hidrogênio através do material – a estrutura saliente da superfície aumentou o fluxo refletido de íons incidentes e reduziu a fluxo de implantação. Além disso, as bolhas de hélio próximas à superfície reduziram os canais de transporte para a difusão interna de átomos de isótopos de hidrogênio e reduziram ainda mais o fluxo de permeação em estado estacionário de isótopos de hidrogênio.

Com base em estudos anteriores sobre permeação de isótopos de hidrogênio em materiais de parede e materiais estruturais, este estudo realiza uma análise quantitativa do efeito da fluência de exposição ao hélio, que pode fornecer subsídios para avaliação da permeação de trítio na primeira parede de reatores de fusão.
+ Explorar mais

Pesquisadores descobrem mecanismo por trás da influência de defeitos de irradiação na barreira de permeação de trítio