Les dommages causés par les radiations abaissent le point de fusion du tungstène métallique, un effet qui pourrait contribuer à la défaillance des matériaux dans les réacteurs de fusion nucléaire et d'autres applications où les matériaux sont exposés au rayonnement de particules provenant d'un plasma de fusion extrêmement chaud. C'est le résultat d'une étude, publié aujourd'hui dans Avancées scientifiques , qui a été dirigée par des chercheurs du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie.

Pour imiter les dommages que les matériaux peuvent subir dans les conditions difficiles d'une expérience de fusion, l'équipe a bombardé des échantillons de tungstène avec des ions énergétiques. Puis, ils ont chauffé les échantillons avec un laser à haute puissance et « filmé » comment les atomes des échantillons ont réagi avec la « caméra à électrons ultrarapide du SLAC », " un instrument de diffraction électronique ultrarapide (MeV-UED). Ils ont découvert que le tungstène endommagé se liquéfiait à une température inférieure à celle du tungstène vierge. La combinaison de leurs données expérimentales avec des simulations avancées a permis aux chercheurs de quantifier, pour la première fois, comment le processus de fusion ultrarapide est affecté par les dommages causés par les radiations.

Les résultats pourraient aider à la conception des matériaux des réacteurs de fusion, par exemple en fournissant des idées pour traiter les sites endommagés, disaient les scientifiques. Ils soulignent également l'importance des mises à niveau à haute énergie du laser à rayons X Linac Coherent Light Source (LCLS) du SLAC et des améliorations de puissance de son installation laser, ce qui ouvrirait la voie à des études encore plus détaillées des matériaux dans des conditions extrêmes.