如果要進行核融合反應，我們需要將反應爐溫度提高到 1 億 °C 以上，顯然所使用的材料跟設備都需要具備一定耐熱度，不過最近美國科學家發現，受到粒子輻射影響，核融合設備重要金屬鎢的熔點下降，造成材料失效，導致核融合反應失敗。
核融合做為備受看好的未來能源，科學家一直以來想要設計既安全又能順利商轉的核融合技術，若研發成功，核融合設備就能提供龐大的無碳電力，安全事故風險與放射性廢棄物產量也比現有的核分裂技術還要低。
不過打造核融合極為困難，研究花費也難以想像，假如反應爐失控發生電漿破裂，電漿會快速釋放能量並破壞核融合裝置，使內壁蒸發或是熔化，失控的高能量電子束也會導致設備局部受損，重新設計與打造設備都是一筆龐大支出。
因此為了模擬核融合反應爐材料能承受多大的「痛苦」，美國 SLAC 國家加速器實驗室利用世界數一數二快的電子攝影機：超快電子繞射（Ultrafast Electron Diffraction，MeV-UED）來紀錄核融合反應爐中，重要金屬鎢的超快瞬間變化。
說快到底有多快？MeV-UED 大概可以拍下 100 飛秒（10-15 ）以內的原子核和電子的運動，MeV-UED 發射脈衝電子束（pulsed electron beams）後，高能量電子會穿過並散射材料中的原子核和電子，並在探測器上產生繞射圖，最終科學家得以重建材料結構中的超快運動。
MeV-UED 設備是美國 SLAC 國家加速器實驗室直線型加速器同調光源（Linac Coherent Light Source，LCLS）的一部分，主要用來研究化學與固態系統的時間解析（time-resolved）以及超快原子、分子動力學。
研究團隊首先用高能雷射加熱鎢，之後再用 MeV-UED 紀錄鎢的變化，最終發現，鎢的熔點已不如以往。就如同首圖顯示，金屬鎢原子結構從左圖的有序固態狀態，在加熱短短 5 皮秒（10-12）內轉變成右圖，其中藍色點代表混亂與液化狀態，綠色則是介於固態與液態之間，受到輻射損傷的影響，金屬鎢已快速熔化，完全看不出其熔點高達 3,422 °C。
科學家表示，這項研究將有助於改良核融合反應爐材料，像是要如何緩解輻射損傷等等，除此之外，他們也認為進一步提高 LCLS 設備的性能相當重要，這樣一來就能更加瞭解材料在極端條件下的變化。目前研究已發表在《Science Advances》。
（首圖來源：SLAC 國家加速器實驗室）
