Крайният етап на ядрения синтез създава “горяща плазма” за първи път

Сподели

За да стане реалност перспективата за неограничена, чиста енергия, произведена чрез ядрен синтез, учените се нуждаят от реакциите в основата на технологията, за да станат самоподдържащи се, а новопубликуваните изследвания ги приближиха до тази цел. Учените, използващи мощен лазер в Националното съоръжение за запалване, са постигнали „изгаряща плазма“ за първи път, демонстрирайки за мимолетен момент как горивото може да осигури голяма част от топлината, необходима за поддържане на реакциите.

Учените преследват технологията за ядрен синтез в Националното съоръжение за запалване, откакто се появи онлайн през 2009 г., използвайки 192 лазера, разположени в 10-етажна сграда, за да доставят 1,9 мегаджаула ултравиолетова енергия върху горивна капсула с размерите приблизително на сачмен лагер. Това създава огромно налягане и температура, които карат отделни атоми да се сливат в хелий, реакция, която освобождава огромно количество енергия.

Това имитира реакциите, които се случват в Слънцето, но проблемът е, че създаването им тук на Земята изисква огромни количества енергия, за да започне процеса. Основната цел в тази област е реакциите на синтеза да станат основен източник на топлина вместо това, създавайки самоподдържаща се форма на ядрен синтез и текущо производство на енергия.

Резултатите от експериментите, проведени в Националното запалително съоръжение през ноември 2020 г. и февруари 2021 г., потвърждават малки, но критични стъпки към тази цел. Учените направиха няколко промени в настройката, които включват увеличаване на количеството лазерна енергия, фокусирана върху горивото, като същевременно променят геометрията на целта и начина, по който енергията се прехвърля между лазерните лъчи. Резултатът от това беше нов начин за контролиране на процеса на имплозия, който компресира и загрява горивото, позволявайки създаването на самозагряваща се плазма.

„В тези експерименти постигнахме, за първи път във всяко съоръжение за изследване на термоядрения синтез, състояние на горяща плазма, при което от горивото се излъчва повече енергия на синтез, отколкото е необходимо за иницииране на реакциите на синтез или количеството работа, извършена върху горивото“, каза водещият автор Ани Кричър.

Въпреки че животът на плазмата е измерен само за наносекунди, постигането на изгаряне на плазма е стъпка към ядрено запалване, при което процесът продължава да се захранва, за да произвежда енергия. Тази реалност вероятно е все още десетилетия, но учените виждат тези краткотрайни фрагменти от самонагряваща се плазма като важно доказателство за концепцията.

„Експериментите за синтез в продължение на десетилетия доведоха до реакции на синтез, използващи големи количества „външно“ нагряване, за да нагреят плазмата“, каза водещият автор Алекс Зилстра. „Сега, за първи път, имаме система, при която самият синтез осигурява по-голямата част от отоплението. Това е ключов етап по пътя към още по-високи нива на производителност на синтез.”

Изследването е публикувано в списанието природата.

Източник: Национална лаборатория на Лорънс Ливърмор



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели