پیشرفت در انرژی همجوشی: تاثیر نوترون بر اجزای توکاماک شناسایی شد
زمینه همجوشی هسته‌ای با تحقیقات جدید در مورد چگونگی آسیب تابش نوترونی به تریستورهای توان بالا تقویت شده است.
نیمه‌رساناهای توان بالا، به‌ویژه تریستورها، اجزای کلیدی سیستم تغذیه در دستگاه همجوشی توکاماک هستند.
به دست آوردن بینش درباره تخریب تریستورها زمانی که در معرض تابش نوترونی قرار می‌گیرند، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا اجزای قوی‌تری برای راکتورهای همجوشی ایجاد کنند.
این تحقیق به رهبری استاد مشارکت‌کننده لی هوا از موسسات فیزیک حفی و دکتر تونگ وی از دانشگاه حفی انجام شد.
تابش نوترونی به تریستور آسیب می‌رساند
این مطالعه به بررسی تاثیر تابش نوترونی ۱۴ مگاالکترون‌ولت بر خواص الکتریکی تریستورها پرداخت.
این یک رویداد معمول در راکتورهای همجوشی است که از واکنش‌های همجوشی دوتریوم-تریتیوم حاصل می‌شود.
تریستورهای توان بالا در راکتورهای همجوشی توکاماک حیاتی هستند زیرا جریان‌های الکتریکی قابل توجهی را کنترل می‌کنند که برای ایجاد و نگهداری شرایط شدید مورد نیاز برای همجوشی هسته‌ای لازم است.
به علاوه، آن‌ها بخشی از سیستم حفاظت در برابر سرما هستند که در صورت وقوع ناگهانی خرابکاری‌ها، از آهنرباهای ابررسانا محافظت می‌کنند.
با این حال، 'وقتی نوترون‌های با دز بالا تولید شده توسط واکنش‌های همجوشی دوتریوم-تریتیوم (D-T) به مدت طولانی بر روی دستگاه تریستور تابیده می‌شوند، ویژگی‌های الکتریکی دستگاه تغییر می‌کند'، مطالعه توضیح می‌دهد.
این می‌تواند منجر به آسیب دائمی به تریستور شود.
مدل ریاضی
تیم یک مدل ریاضی برای همبستگی پارامترهای کلیدی مختلف تریستور با تخریب مشاهده شده تحت تابش نوترونی، مثل عمر حامل، حرکت‌پذیری، و ولتاژهای بلاک‌کننده، توسعه دادند.
شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌هایی برای تایید این مدل و آشکارسازی تخریب پارامترهای الکتریکی انجام شدند.
تحقیقات همچنین تاثیر تغییر عملکرد تریستورهای تابش‌دیده بر سیستم حفاظت امنیتی راکتور همجوشی را بررسی کرد.
تحقیقات نشان داد که افزایش جریان نشتی در تریستورهای آسیب‌دیده ممکن است منجر به خرابی این مکانیزم ایمنی حیاتی شود که می‌تواند توکاماک ابررسانا را به خطر بیندازد.
تاثیر بر راکتورهای همجوشی هسته‌ای
این پژوهش فهم مهمی از کاهش عملکرد تریستورها در محیط‌های سرشار از نوترون فراهم می‌کند و نیاز به قابلیت اطمینان بیشتر در سیستم‌های حفاظتی راکتورهای همجوشی را برجسته می‌کند.
'تحقیقات ما پشتیبانی اساسی و جهت‌گیری‌های مطالعات بیشتری برای بهبود قابلیت اطمینان سیستم حفاظت از راکتورهای همجوشی فراهم می‌کند'، استاد مشارکت‌کننده لی هوا اشاره کرد.
این تحقیق می‌تواند تاثیرات بزرگی در توسعه آینده راکتورهای همجوشی داشته باشد.
با درک مکانیزم آسیب نوترونی تریستورهای توان بالا، محققان می‌توانند مواد و طراحی‌های جدیدی که در برابر خسارت‌های تابشی مقاوم‌تر هستند، توسعه دهند.
این می‌تواند منجر به توسعه راکتورهای همجوشی با اطمینان بیشتر و ایمنی بالاتر شود.
علاوه بر این، این تحقیقات ممکن است در سایر زمینه‌هایی که الکترونیک توان بالا در محیط‌های پر تابش استفاده می‌شود، مانند اکتشافات فضایی یا صنعت نیروی هسته‌ای، نیز کاربرد داشته باشد.
