Термоядерный синтез — впервые в мире ученые добились создания «горящей плазмы»

1 393

Чтобы перспектива безграничной чистой энергии, производимой посредством термоядерного синтеза, стала реальностью, ученым необходимо, чтобы реакции, лежащие в основе технологии, стали самоподдерживающимися, и недавно опубликованные исследования приблизили их к этой цели. Физики, использующие мощный лазер в лаборатории National Ignition Facility, впервые получили «горящую плазму», на мгновение продемонстрировав, как топливо может обеспечить большую часть тепла, необходимого для поддержания реакции.

Ученые изучают технологию ядерного синтеза в лаборатории National Ignition Facility с тех пор, как она была введена в эксплуатацию в 2009 году, используя 192 лазера, размещенных внутри 10-этажного здания, для доставки 1,9 мегаджоулей ультрафиолетовой энергии на топливную капсулу размером с небольшой шарик.

Это создает огромное давление и температуру, которые заставляют отдельные атомы сливаться в гелий, реакция, которая высвобождает огромное количество энергии.

Процесс имитирует реакции, происходящие внутри Солнца, но проблема в том, что для их создания здесь, на Земле, требуется огромное количество энергии, чтобы инициировать сам процесс. Главной целью в этой области является превращение термоядерных реакций в основной источник тепла, создание самоподдерживающейся формы ядерного синтеза и непрерывного производства энергии.

Результаты экспериментов, проведенных в NIF в ноябре 2020 г. и феврале 2021 г., подтверждают небольшие, но важные шаги к этой цели.

Ученые внесли несколько изменений в установку, в том числе увеличили количество лазерной энергии, сфокусированной на топливе, при этом изменили геометрию мишени и способ передачи энергии между лазерными лучами.

Результатом этого стал новый способ управления процессом имплозии, который сжимает и нагревает топливо, позволяя создавать самонагревающуюся плазму.

«В этих экспериментах мы впервые в мире достигли состояния горящей плазмы, при котором из топлива излучается больше термоядерной энергии, чем требуется для инициирования термоядерных реакций или количества работы, проделанной над топливом», — сказала ведущий автор работы Энни Кричер.

Хотя время жизни плазмы измерялось всего наносекундами, получение горящей плазмы — это шаг к ядерному воспламенению, когда процесс продолжает подпитываться для производства энергии.

До этой реальности, вероятно, еще достаточно далеко, но физики рассматривают эти короткоживущие фрагменты самонагревающейся плазмы как важное доказательство концепции.

«Эксперименты по термоядерному синтезу на протяжении десятилетий приводили к термоядерным реакциям с использованием большого количества «внешнего» нагрева для разогрева плазмы», — сказал со-автор работы Алекс Зилстра.

«Теперь впервые у нас есть система, в которой сам синтез обеспечивает большую часть нагревания. Это ключевая веха на пути к еще более высоким уровням производительности синтеза».

Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии