ஹீலியம் முன்-வெளிப்பாடு சுவர் பொருட்களில் ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பு ஊடுருவலைத் தடுத்தல்

சீன அறிவியல் அகாடமியின் (CAS) Hefei இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் பிசிகல் சயின்ஸின் (HFIPS) ஆராய்ச்சிக் குழு, ஹீலியம் வெளிப்பாடு சுவர் பொருட்களில் ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகளின் ஊடுருவலைத் தடுக்கும் என்று சமீபத்தில் வெளிப்படுத்தியுள்ளது. அவற்றின் முடிவுகள் நியூக்ளியர் ஃப்யூஷனில் வெளியிடப்பட்டன.

பிளாஸ்மாவிற்கும் பொருளுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளின் கீழ், டியூட்டீரியம் மற்றும் ட்ரிடியம் முதல் சுவரில் ஊடுருவி, எரிபொருள் செலவு மற்றும் இணைவு உலையின் பாதுகாப்பு அபாயங்களை அதிகரிக்கும். அதே நேரத்தில், டியூட்டீரியம்-ட்ரிடியம் இணைவு வினையால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹீலியம் துகள்கள், பொருளின் மேற்பரப்பில் நேரடியாக குண்டுவீசித் தாக்கும்.

விஞ்ஞானிகள் சுவர் பொருட்கள் மற்றும் இணைவு உலைகளின் கட்டமைப்பு பொருட்கள் மீது ஹீலியம் பிளாஸ்மா வெளிப்பாட்டின் விளைவுகளை ஆய்வு செய்தனர். மேலும் ஹீலியம் வெளிப்பாடு ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பை சுவர் பொருட்களில் ஊடுருவுவதைத் தடுக்கும் வழிமுறைகளை ஆராய்ந்தனர்.

ஆராய்ச்சியாளர்களின் கண்டுபிடிப்புகளின்படி, குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஹீலியம் பிளாஸ்மா முன் சிகிச்சையானது பொருட்களின் மேற்பரப்பில் புரோட்ரூஷன்களை உருவாக்கத் தூண்டியது. ஹீலியம் முன்-வெளிப்பாடு அளவை அதிகரிப்பதன் மூலம், டியூட்டீரியம் பிளாஸ்மா-டிரைவ் ஊடுருவல் படிப்படியாகக் குறைந்தது.

கோட்பாட்டு கணக்கீடுகளுடன் முடிவுகளை ஒருங்கிணைத்து, மேற்பரப்பு நிலப்பரப்பு பரிணாமம் மற்றும் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள ஹீலியம் குமிழி அடுக்கு ஆகியவை பொருளின் வழியாக ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பு ஊடுருவலில் இரட்டைக் குறைப்பு விளைவைக் கொண்டிருப்பதாக அவர்கள் முடிவு செய்தனர். மேலும், மேற்பரப்புக்கு அருகில் உள்ள குமிழ்கள் ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் உள்நோக்கி பரவலின் இடமாற்று வழிகளைக் குறைத்து, ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் சமநிலை செறிவை மேலும் குறைத்தன.

முந்தைய ஆய்வுகள் சுவர் பொருட்கள் மற்றும் கட்டமைப்பு பொருட்கள் மூலம் ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பு ஊடுருவல் வெளிப்பாடு சரளத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பு ஊடுருவலில் ஹீலியம் வெளிப்பாடு சரளத்தின் விளைவை பகுப்பாய்வு செய்வதை இந்த ஆய்வு நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

References:

• Bai, Q., Zheng, P. F., Xu, M., Tynan, G. R., Simmonds, M. J., Doerner, R. P., & Fu, E. G. (2019). Reduced D trapping by plasma-implanted He nanobubbles in radiation damaged tungsten. Nuclear Fusion, 59(6), 066040.
• Zhou, Q., Ling, Y., Lu, Z., Zhang, M., Zhang, Z., Xiao, T., & Wang, R. (2019). Effect of helium implantation on the hydrogen retention of Cr2O3 films formed in an ultra-low oxygen environment. International Journal of Hydrogen Energy, 44(48), 26685-26697.
• Möller, S. (2013). Fundamental processes of plasma and reactive gas surface treatment for the recovery of hydrogen isotopes from carbon co-deposits in fusion devices(Vol. 222). Forschungszentrum Jülich.