Wetenschappers van de Universiteit van Californië in San Diego hebben fundamentele structurele gebreken ontdekt in diamantcapsules die cruciaal zijn voor geavanceerde kernfusie-experimenten. Deze imperfecties, die optreden onder de extreme omstandigheden die nodig zijn voor fusie, kunnen de nauwkeurigheid van het proces belemmeren en daarmee de weg naar schone energie bemoeilijken.
De National Ignition Facility (NIF) in Californië, een toonaangevende faciliteit, gebruikt deze diamantcapsules om het brandstofmengsel – doorgaans deuterium en tritium – in te sluiten. Via 'inertial confinement fusion' (ICF) worden 192 krachtige lasers ingezet om deze capsules met hoge snelheid samen te drukken, waardoor de omstandigheden van de zon op aarde worden nagebootst en kernfusie wordt geïnitieerd. Het succes van dit proces hangt sterk af van de perfecte symmetrie van de implosie.
Recent onderzoek, geleid door Boya Li en Marc Meyers, belicht het fenomeen 'diamantamorphisatie', waarbij de diamantstructuur degradeert onder de immense druk en temperatuur van de fusie-experimenten. De resulterende defecten, variërend van subtiele roosterverstoringen tot meer uitgesproken wanordelijkheden, kunnen de uiterst precieze implosie verstoren. Dit kan leiden tot een minder efficiënte energieoverdracht en daarmee de kans op het bereiken van 'ignition' – een zelfonderhoudende fusiekettingreactie – verkleinen.
Eerdere observaties bij NIF, zoals die uit 2021, suggereerden al dat onvolkomenheden in de capsules de energieopbrengst met wel 40% of meer konden reduceren, wat het belang van perfectie onderstreept. Deze ontdekkingen bieden cruciaal inzicht voor de verdere ontwikkeling van fusie-energie. Het vermogen om de precieze aard van deze diamantdefecten te begrijpen, stelt onderzoekers in staat om de productie van de capsules te optimaliseren en de prestaties van toekomstige experimenten te verbeteren.
Het vervaardigen van deze capsules is een technologische uitdaging; ze moeten niet alleen extreem dun en rond zijn, maar ook vrij van interne holtes of oppervlakteonregelmatigheden. De samenwerking tussen academische instellingen zoals UC San Diego, met experts als Patrick Diamond, en operationele faciliteiten zoals NIF, die samenwerkt met industriële partners zoals General Atomics, is fundamenteel voor het aanpakken van deze uitdagingen. Het streven naar schone en overvloedige energie via kernfusie vereist een diepgaand begrip van elk component, inclusief de kwetsbaarheden van de diamant die het hart van het proces vormt.