Od kilkudziesięciu lat naukowcy pracują nad stworzeniem urządzeń, w których wnętrzu będzie można w sposób kontrolowany wytworzyć warunki porównywalne z tymi, które panują we wnętrzu Słońca, aby dokładnie tak jak nasza Gwiazda Dzienna produkować olbrzymie ilości energii w procesie łączenia atomów wodoru w atomy helu.
Mogłoby się wydawać, że najtrudniejsze w tym wszystkim będzie wytworzenie odpowiednio gorącej plazmy i kontrolowanie jej zachowania w reaktorze. Jakby nie patrzeć, mówimy tutaj o plazmie utrzymywanej w temperaturze milionów stopni Celsjusza. Naukowcy wskazują jednak, że to jest tylko jeden z dwóch głównych wyzwań stojących przed naukowcami. Drugim z nich jest opracowanie odpowiednich materiałów, z których będzie można zbudować reaktor zdolny utrzymać plazmę w miejscu. Sama plazma może być utrzymywana z daleka od ścian reaktora, ale w procesie fuzji powstają neutrony o wysokiej energii kinetycznej, które są w stanie prowadzić do uszkodzeń radiacyjnych, a przy tym produkować jeszcze więcej ciepła. Wyzwaniem jest tutaj zapanowanie nad wysokoenergetycznymi neutronami.
Czytaj także: Problemy z energią znikną za 12 lat? Elektrownie termojądrowe: wielkie nadzieje i jeszcze większe pieniądze
Fizycy wskazują tutaj na to, że powstające w procesie fuzji neutrony są w stanie przenikać ściany komór próżniowych i w zależności od wykorzystanych do budowy reaktora materiałów prowadzić do powstania nowych atomów helu, których w przypadku fuzji może być setki razy więcej, niż w klasycznych reaktorach atomowych.
Tutaj pojawia się jednak problem. Owe atomy helu potrzebują miejsca, w którym będą się mogły gromadzić. Zwykle dochodzi do tego na powierzchni metalu wykorzystanego do budowy reaktora. Co do zasady atomy takiego metalu ułożone są w uporządkowany sposób. Jednak istnieją miejsca, w których to uporządkowanie nie jest idealne, przez co atomy helu mogą się tam gromadzić.
To poważny problem, bowiem atomy helu odpychają się od siebie, tym samym powiększając defekty w uporządkowanej strukturze metalu. Z czasem takie oddziaływanie prowadzi do powstania pęknięć i rozszczelnienia komory reaktora.
Czytaj także: Ruszył największy na świecie reaktor termojądrowy. Czego możemy się po nim spodziewać?
Zespół naukowców z MIT postanowił sprawdzić, czy nie da się stworzyć materiału, który będzie miał niższą energię osadzania atomów helu, a którym można by było wyłożyć wewnętrzne ściany reaktora tak, aby nie dochodziło w nim do gromadzenia się atomów helu i do powstawania pod ich wpływem pęknięć. Naukowcy przeanalizowali 50 000 różnych związków chemicznych. Na pierwszym etapie liczbę tę zredukowano do 750 materiałów, a z nich postanowiono skupić się na krzemianie żelaza.
W toku testów udało się potwierdzić, że na ścianach reaktora wyłożonych cienką warstwą krzemianu żelaza powstaje o połowę mniej lokalnych zagęszczeń atomów helu, a każde z nich jest co najmniej 20 proc. mniejsze niż w przypadku reaktora bez krzemianu żelaza. Można zatem powiedzieć, że reaktory z takim dodatkiem będą teraz znacznie bardziej odporne na działanie gorącej plazmy. Kolejny krok na drodze do stworzenia nieograniczonego źródła energii właśnie został wykonany.
