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成像技术将有助于将融合能力更接近现实

时间：2022-02-17 09:25:05 来源：

研究人员通过展示了如何能够更好地测试设备的组件来移动到利用融合能量的步骤更接近融合能量。斯旺西大学

利用核聚变，为太阳和明星提供权力，帮助满足地球的能量需求，是研究人员逐步越来越近的，使用两种类型的成像可以帮助他们评估融合能量装置中使用的部件的安全性和可靠性。

Swansea University，Culham Fusion Energy的科学家，法国艾特，德国Max-Planck物理研究所配对X射线和中子成像，以测试零件的稳健性。

他们发现两种方法都产生了可用于开发组件的有价值的数据。

太阳是在行动中融合的闪亮例子。在太阳原子的中心的压力和温度的极端，足够快地融合在一起，释放大量的能量。几十年来，科学家一直在看如何利用这种安全，无碳和几乎无限的能量来源。

这些是用于此工作的三种样本类型：（左）ITER参考单块（ITER_MB），（中心）CULHAM融合能源热断裂概念单块（CCFE_MB）和（右）。斯旺西大学洛杉埃埃文斯

一个主要的障碍是融合装置中的部件的惊人的温度，可以承受：阳光中心的热量最多10倍。

融合，磁监禁的主要方法之一需要对地球上有一些最大的温度梯度的反应器，并且可能在宇宙中：等离子体达到高°达1.5亿C和低温泵的等离子体，只有米的距离°-269 C.

研究人员可以测试 - 非破坏性 - 必须在这种极端环境中起作用的工程部件的稳健性至关重要。

研究团队专注于一个称为单块的关键组件，这是一种携带冷却液的管道。这是第一次通过计算机断层扫描成像新的钨单块设计。他们使用ISIS中子和MUON源的中子成像仪器，IMAT。

这是来自XY（顶部）和XZ（底部）平面的横截面断层扫描数据切片的示例，用于X射线（左）与中子（右）断层摄影成像结果的比较。斯旺西大学洛杉埃埃文斯

科技设施委员会的里蒂蒂诺议员博士说：

“每个技术都有自己的好处和缺点。中子成像在X射线成像上的优点是中子通过钨的渗透性显着更加渗透。

因此，对含有较大体积钨的图像样品是可行的。中子断层扫描还允许我们不破坏性地调查全部单块，除去生产“利益区域”样本“

Swansea大学工程学院议员德文夫人表示：

“这项工作是概念证明，即这些断层扫描方法都可以产生有价值的数据。在未来，这些互补技术可用于融合组件设计的研究和开发循环或制造业的质量保证“。

下一步是将这种强大技术产生的3D图像转换为具有微观分辨率的工程模拟。这种称为基于图像的有限元方法（IBFEM）的技术使得待测每个部件的性能能够忽视评估，并考虑由制造过程引起的设计的微小偏差。

出版物：LL.M.Evans等，“X射线和中子断裂成像的比较，以资格制造融合Perten Monoblock，”融合工程与设计，2018; DOI：10.1016 / J.Fusengdes.2018.06.017


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