Зрушення у запалюванні термоядерного синтезу в Гігантському лазерному комплексі, нарешті
Коли така капсула руйнується променем від 192 лазерів, всередині водень стискається, випускаючи шквал енергії Після декількох років ...
https://urps-notices.blogspot.com/2014/02/zrushennja-u-zapaljuvanni-termojadernogho-syntezu-v-ghighantsjkomu-lazernomu-kompleksi-nareshti.html
 |
| Коли така капсула руйнується променем від 192 лазерів, всередині водень стискається, випускаючи шквал енергії |
На Національному комплексі лазерних термоядерних реакцій (англ. National Ignition Facility, NIF) (http://uk.wikipedia.org/wiki/Національний_комплекс_лазерних_термоядерних_реакцій) в Ліверморської національної лабораторії в Каліфорнії, 192 величезних лазери у будівлі розміром з футбольний стадіон "стріляють" у малий золотий циліндр, випаровуючи його. Це генерує шалений потік рентгенівських променів, що прямуючи всередину у напрямку до паливної таблетки за розміром меншу зернятка перцю, зводить ядра атомів водню, утворюючи ядра гелію, і при цьому виділяючи шквал енергії - фактично, мініатюрна воднева бомба.
Це, принаймні, була концепція.
Але протягом чотирьох років, з часу, як об'єкт почав свою діяльність в 2009 році, останній крок - реакція синтезу ядер гелію з ядер водню - не відбувалась або відбувалась, але у незначній кількості.
Тоді, у вересні минулого (2013) року, це трапилось.
У своїй статті, опублікованій 12.02.2014 у журналі Nature, вчені, які працюють у проекті, повідомили про один позитивний "постріл" у вересні, а також ще один у листопаді. В обох випадках злиття водню генерувало більше енергії, ніж було випущено на нього. Проте, лазерно керований термоядерний синтез залишається далеким від практичного застосування, тому що лише близько 1 відсотка початкової енергії лазера досягає речовини водню.
"Багато людей вітають нас, " сказав Омар Харікейн (Omar A. Hurricane), вчений з Лівермору, який веде цей проект в ході телефонної прес-конференції в понеділок (10.02.2014). "Ми зараз, напевно, в набагато кращому становищі, ніж ми були на початку. Я думаю, що це було свого роду поворотним пунктом, тут в лабораторії з точки зору досягнення мети."
Д-р Харікейн сказав, що його команда досягла подальших успіхів у порівнянні з листопадом. "Це виглядає дуже скромно і так воно є. Але ми зараз ближче (до мети), ніж будь-хто раніше, і це унікально, щоб нарешті отримати стільки ж енергії з палива, скільки було витрачено."
Довготривалі сподівання полягали в тім, що (термоядерний) синтез може стати невичерпним, чистішим джерелом енергії, ніж викопне паливо або реакція ядерного ділення, яка розщеплює атоми урану і продукує довгоживучі радіоактивні відходи. Роботи з планування NIF розпочалися два десятиріччя тому з метою проведення і експериментів в області енергетики і в якості підтримки ядерної військової програми країни, забезпечуючи спосіб перевірки комп'ютерного моделювання без підриву ядерних зарядів.
Але результат експериментів впродовж певного часу не підтверджував передбачень, скоріше за все через неповне наукове розуміння процесів синтезу. У 2012 році був пропущений крайній термін досягнення проектом своєї головної мети: термоядерного запалювання, коли реакція синтезу є самопідтримуюча і виробляє стільки енергії, скільки потрібно для роботи лазерів.
Провал спонукав Конгрес довго і пильно вдивлятися, чи варто продовжувати проект, зменшуючи або повністю зупинячи його задля зменшення федеральних витрат. Торік, у керівництві проекту відбувся струс, коли і був призначений новий директор.
Експерти стверджують, що отримані результати повинні допомогти дати більше часу, щоб довести дуже високу цінність гігантських лазерів, а також заручитись підтримкою платників податків. Проект фінансується федеральним міністерством енергетики і цього року мав бюджет близько $330 мільйонів. Загальна вартість будівництва та експлуатації проекту до сьогоднішнього дня склала $5.3 млрд. Стівен Боднер (Stephen Е. Bodner), критик лазерного комплексу і колишній директор аналогічного проекту у Військово-морський науково-дослідній лабораторії у Вашингтоні, сказав, що після провалу проекту вдалося знов піднятися.
"Багато людей говорили , що проект мав бути убивчим", сказав він у своєму інтерв'ю. "Тепер, на загальну думку, вони рухаються набагато краще з наукової точки зору. Відбулося значне поліпшення".
Д-р Харікейн сказав, що не може передбачити, коли вони могли б досягти запалювання. "Ми б збрехали вам, якщо б ми назвали вам дату", сказав він. Особливо перспективним результатом є те, що ядра гелію, отримані під час початкового спалаху синтезу нагрівали сусідні атоми водню. В даний час тільки крихітна плямочка водню приймає участь у реакції синтезу, а для того, щоб лазерний підхід запрацював, реакції синтезу треба поширюватися на решту об'єму водневого палива.
Роберт Голдстон (Robert J. Goldston), професор астрофізичних наук в Прінстоні і колишній директор Прінстонської лабораторії фізики плазми, порівняв процес із запалюванням сірника, від якого потім займається штабель дров.
"Зараз вони наблизились до запалювання сірника," сказав д-р Голдстон. "Що є великим кроком."
Ліверморські вчені досягли прогресу шляхом зміни форми лазерних імпульсів для трохи обережнішого нагрівання водню (що включає суміш двох важких ізотопів: дейтерію і тритію).
Проте, тепер вчені повинні з'ясувати, як збільшити тиск щоб генерувати потужнішу реакцію синтезу, не викликаючи нестабільності, яка заганяла в глухий кут попередні спроби. Серед можливих поліпшень зміна форми золотої камери, де знаходиться паливо з циліндра у щось типу м'яча для регбі.
Лазери не єдиний підхід, спрямований на освоєння синтезу для майбутніх електростанцій. Вчені також використовують реактори у формі бублика, так звані токамаки, які використовують магнітні поля для утримування і стискання водневого палива. Наприкінці 1990-х, експеримент Спільний європейський тор (Joint European Torus) в Англії був здатний генерувати 16 мільйонів ват термоядерної енергії протягом короткого часу, досягнувши близько 70 відсотків від витраченої енергії. Міжнародний проект під назвою ІТЕР (ITER) тепер будує великий токамак реактор у Франції. Роботи планується розпочати у 2020 році.
Джерело:
Читати в контексті:
