导致晶体材料损坏的级联碰撞的可视化。(图片：由赫尔辛基大学的 Andrea Sand 提供)

通过商业聚变利用核聚变丰富的能源潜力的前景需要更好地了解等离子体——过热电离气体——以及高性能反应堆材料的开发。通过支持研究等离子体行为的科学家和对聚变能研究中使用的材料的特性进行建模，原子能机构数据库正在帮助推进研究，最终实现商业规模的能源生产。

开发聚变能的核心是实现并维持“聚变点火”所需的极端条件——聚变反应靠自身产生的能量维持的点。这需要将反应的等离子体燃料限制在一个空间中足够长的时间，以允许聚变发展并将自身加热至自给自足。

点火还要求工程师开发高性能的反应堆壁材料，能够承受以释放的热量和中子形式存在的稳定能量通量。这种能量使壁升温，中子轰击会导致材料损坏——破坏壁材料的完整性或导致材料溅射回等离子体并使其冷却。

反应堆的材料还应该吸收尽可能少的氚——聚变燃料的一种氢同位素。吸收的氚燃料是反应损失的燃料。但更重要的是，氚具有放射性，为了最大限度地减少最终产生的核废料的数量和放射毒性，理想情况下，反应堆的壁不应吸收氚并在此过程中变得具有放射性。

探索等离子体行为

必须深入了解等离子体在反应器中的行为方式，才能延长等离子体受磁力限制的时间。原子能机构数据库保存了核心等离子体和边缘等离子体中发生的过程的信息，以及用于加热等离子体点火的中性束注入系统中发生的过程的信息。它们还包含有关各种杂质的特性的数据，这些杂质被故意注入等离子体以用于诊断目的和减轻不稳定性。

IAEA 的 ALADDIN 数据库是聚变相关过程的评估碰撞数据的可搜索存储库。研究界使用它来执行等离子体诊断并了解重要的等离子体参数，例如温度和密度。使用 ALADDIN，科学家们可以更好地了解对可靠的等离子体诊断至关重要的离子的碰撞辐射特性。

融合建模材料

由于缺乏复制聚变反应堆极端条件的设施，因此为未来的聚变发电厂制造新材料变得复杂。使用计算建模技术、高性能计算平台和分析实验表征工具，专家们能够设计出在聚变能环境中表现良好的材料。

通过建模，可以发现新材料并可以预测现有材料的可靠性。这对于反应堆的最内壁尤为重要，它位于反应堆容器中最靠近等离子体的位置，可保护容器组件免受等离子体引起的损坏。

“核聚变反应堆第一壁的极端环境要求仔细选择材料，这些材料必须能够承受高温和粒子轰击而不会被侵蚀、变脆或具有放射性，并且不会保留氢燃料，”国际原子能机构原子能机构负责人克里斯蒂安·希尔说。和分子数据单元。“只有从准确的计算和实验中获得可靠的数据，才能预测候选材料的相关特性。”

研究人员在聚变能研究和其他等离子体科学技术应用中使用原子能机构数据库。数据由原子能机构通过其网络、协调研究项目和技术会议收集和评估，并通过其免费、可搜索和精选的在线数据库进行分发。

“一个精心策划的国际数据库的价值在于它作为一个永久、可信和可访问的评估数据存储库的作用，融合社区可以免费使用这些数据。IAEA 的原子和分子数据单元在其他方面也是独一无二的：它已经存在了 40 多年，这在‘核聚变数据年代’中已经相当古老了，”希尔说。

原子能机构的数据库根据研究人员的具体数据需求不断改进和扩展——数据不确定性的量化和含义，以及数据验证、整理和传播的技术。