I ricercatori guidati dall'Università di Osaka hanno dimostrato che la perturbazione dell'impronta laser su una capsula per il combustibile da fusione nucleare realizzata con materiali rigidi e pesanti è stata mitigata. Utilizzando il più recente metodo di deposizione chimica da fase vapore (CVD), hanno anche prodotto capsule di combustibile diamantato ad alta precisione, una tecnologia chiave applicabile al combustibile da fusione.

Quando si avviano reazioni di fusione nucleare comprimendo un bersaglio di combustibile sotto forma di capsula, la perturbazione dell'impronta laser dovuta alla non uniformità dell'irradiazione cresce sulla superficie della capsula. Nella fusione a confinamento inerziale (ICF), una capsula di combustibile viene irradiata direttamente con raggi laser, quindi l'impronta laser per irradiazione laser e la rugosità superficiale di una capsula sono problemi importanti perché impediscono la compressione e il riscaldamento del carburante.

In questo studio, i ricercatori hanno prima provato a mitigare l'imprinting laser. Prestando attenzione al fatto che il diamante è rigido ma mostra un'elevata elasticità sotto una pressione ultraelevata di 100 GPa, hanno eseguito esperimenti e simulazioni di base riguardanti l'influenza della rigidità e della densità del materiale sulla mitigazione della perturbazione dell'impronta. Di conseguenza, è stato chiarito che la perturbazione dell'impronta laser sulla superficie di una capsula di diamante è stata ridotta a circa il 30 percento di quella del polistirene, un materiale capsula convenzionale. Questi risultati della ricerca sono stati pubblicati in Fisica dei Plasmi .

Per di più, ricercatori dell'Istituto di Ingegneria Laser, L'Università di Osaka e l'Istituto nazionale di scienza e tecnologia industriale avanzata (AIST) hanno fabbricato capsule di diamante altamente uniformi con levigatezza superficiale ( <0,1 μm) e sfericità del 99,7 percento scomponendo una miscela di gas composta da idrogeno e metano e producendo capsule di diamante attraverso una tecnica di deposizione di vapore chimico a filamento caldo (HFCVD). Questo metodo può migliorare ulteriormente la levigatezza della superficie attraverso l'ottimizzazione della concentrazione e della pressione dei gas del materiale.

Questo metodo, che non richiede un processo di lucidatura, può evitare danni dovuti al processo di lucidatura e problemi sulla superficie lavorata causati da sollecitazioni residue dovute a danni di lavorazione, portando alla produzione in serie di capsule per la fusione nucleare. Questi risultati della ricerca sono stati pubblicati in Diamante e materiali correlati .

L'autore Keisuke Shigemori dice:"L'uso del diamante, che è rigido e non produce la stampa laser, come materiale per capsule di carburante consentirà una compressione stabile e un riscaldamento efficiente del carburante per fusione laser, accelerando le reazioni di fusione nucleare".