El efecto de los materiales de los electrodos en la tasa de fusión en los reactores de fusión de varios estados

Área de la Ciencia:

• La fusión nuclear
• Ciencias de los materiales
• Física del plasma

Sus antecedentes:

• Los reactores de fusión en varias etapas (MSF) utilizan electrodos para confinar iones para reacciones de fusión como D-D y D-T.
• La producción de neutrones y protones en MSF es iniciada por alto voltaje y corriente, creando plasma.

Objetivo del estudio:

• Evaluar el impacto de los diferentes materiales de ánodo en las tasas de producción de neutrones (NPR) en los reactores MSF.
• Investigar el efecto de la precarga de deuterio en el rendimiento del ánodo.

Principales métodos:

• Anodos de malla de acero inoxidable (SS), de circonio (Zr) y de deuterio precargado (ZrD) evaluados.
• Realizó experimentos en un reactor de MSF con un cátodo sesgado y un ánodo conectado a tierra.
• Aplicación de altas tensiones (hasta 50 kV) y corrientes (hasta 30 mA) para medir las NPR.

Principales resultados:

• Los ánodos Zr produjeron NPR más altos que los ánodos SS, alcanzando 1.912 a 30 kV.
• Los ánodos ZrD mostraron una modificación adicional del rendimiento en comparación con Zr y SS, con un NPR de 1,832 a 30 kV.
• Los procesos de fusión superficial en el ánodo se identifican como clave para el aumento de las NPR.

Conclusiones:

• Las propiedades del material del ánodo y la precarga de deuterio son críticas para optimizar la eficiencia del reactor MSF y el NPR.
• Se necesitan más investigaciones sobre la estabilidad a largo plazo de estos materiales para aplicaciones prácticas de la energía de fusión.