САЩ постигна пробив в термоядрения синтез - мисли и за енергия, и за оръжия
Американски теоретичен институт е на прага на дългогодишна цел в проучванията на нуклеарния синтез. National Ignition Facility - NIF употребява мощен лазер за нагряване и компресиране на водородно гориво, иницииране на синтез, оповестява БиБиСи.
Експеримент допуска, че задачата на " запалване ", при която силата, отделена посредством синтез, надвишава тази, доставена от лазера, в този момент е на допирно разстояние. Използването на синтез, процесът, който зарежда Слънцето, може да обезпечи безграничен, чист източник на сила.
В развой, наименуван инерционен затворен синтез, 192 лъча от лазера на NIF, се насочват към капсула с размер на малко зърно, съдържаща деутерий и тритий, които са разнообразни форми на детайла водород.
Това го компресира до 100 пъти плътността на оловото и го нагрява до 100 милиона градуса по Целзий - по-горещо от центъра на Слънцето. Тези условия спомагат за стартирането на термоядрения синтез.
Експеримент, извършен на 8 август дава 1,35 мегаджаула (MJ) сила - към 70% от лазерната сила, доставена в горивната капсула. Достигането на запалване значи приемане на рандеман на синтез, който е по-голям от 1,9 MJ, вложен от лазера.
" Това е голям прогрес за синтеза и за цялата фюжън общественост ", споделя пред БиБиСи Деби Калахан, физик в Националната лаборатория " Лорънс Ливърмор ", която е хазаин на NIF. Като мярка за напредъка, доходността от опита този месец е осем пъти предходния връх на NIF, открит напролет на 2021 година, и 25 пъти доходността от опитите, извършени през 2018 година
" Темповете на възстановяване на добива на сила са бързи, което допуска, че скоро може да достигнем до повече енергийни стадии, като да вземем за пример превишаване на енергийната мощ от лазерите, употребявани за пускане на процеса ", разяснява проф. Джереми Читенден, съдиректор на Центъра за проучвания на инерционния синтез в Imperial College London.
Учените от NIF също имат вяра, че в този момент са постигнали нещо, наречено " изгаряща плазма ", където самите реакции на синтез обезпечават топлината за повече синтез. Това е жизненоважно за превръщането на процеса в самоподържащ се.
" Самоподдържащото се изгаряне е от значително значение за приемане на висок рандеман ", изясни доктор Калахан. " Изгарящата вълна би трябвало да се популяризира в гориво с висока компактност, с цел да изведе доста сила от синтез. Ние имаме вяра, че този опит е в този режим, макар че към момента вършим разбор и симулации, с цел да сме сигурни, че разбираме резултата. "
Като последваща стъпка, д р Калахан сподели, че опитите ще се повторят. " Това е фундаментално за пробната просвета. Трябва да разберем какъв брой възпроизводими и какъв брой чувствителни са резултатите към дребни промени. След това имаме хрумвания по какъв начин да подобрим този дизайн и ще стартираме да работим по тях през идната година. "
Проф. Читенден изясни: " Мега-джаулът сила, освободен в опита, в действителност е впечатляващ в термините на синтез, само че на процедура това е еквивалентно на силата, нужна за шупване на чайник. Далеч по-високи сили на синтез могат да бъдат реализирани посредством запалване, в случай че можем да измислим по какъв начин да задържим горивото дружно по-дълго, с цел да позволим на повече от него да изгори. Това ще бъде идващият небосвод за инерционно затворено обединение. "
Съществуващата нуклеарна сила разчита на развой, наименуван разделяне, при който тежък химичен детайл се разделя, с цел да създаде по-леки. Синтезът работи, като комбинира два леки детайла, с цел да направи по-тежък.
Строителството на NIF стартира през 1997 година и приключи през 2009 година Първите опити за тестване на мощността на лазера започнаха през октомври 2010 година
Другата функционалност на NIF е да помогне за гарантиране на сигурността и надеждността на американските нуклеарни оръжия. Понякога учените, които желаят да употребяват големия лазер за синтез, са били изцедени от опити, ориентирани към националната сигурност.
Но през 2013 година БиБиСи заяви, че по време на опити в NIF количеството сила, отделяно посредством синтез, е надвишило количеството сила, погълнато от горивото - пробив и първи за всяко термоядрено оборудване в света. Резултатите от тези проби бяха оповестени по-късно в списанието Nature.
NIF е един от няколкото плана по света, ориентирани към придвижване на проучванията на синтеза. Те включват оборудването Iter за милиарди евро, което сега се строи в Кадараш, Франция.
Iter ще схване друг метод към лазерно-управлявания синтез в NIF; оборудването в Южна Франция ще употребява магнитни полета, с цел да задържа гореща плазма - електрически зареден газ. Тази идея е известна като синтез на магнитно затворено пространство (MCF).
Но построяването на търговски жизнеспособни уреди за синтез, които могат да доставят сила на мрежата, ще изисква различен великански скок.
" Превръщането на тази идея във възобновим източник на сила евентуално ще бъде дълъг развой и ще включва превъзмогване на обилни механически провокации, като да вземем за пример опцията да се пресъздаде този опит няколко пъти в секунда, с цел да се получи непрекъснат източник на сила ", сподели Професор Читенден.
" Получаването на пробен достъп до термоядрено изгаряне в лабораторията е кулминационната точка на десетилетия научна и софтуерна работа за 50 години ", споделя шефът на Националната лаборатория в Лос Аламос Томас Мейсън в изказване. " Това дава опция за опити, които ще ревизират теорията и симулацията в режима на висока енергийна компактност по-строго от всеки път до момента и ще разрешат фундаментални достижения в приложната просвета и инженерството. "
Ядреният синтез може да направи гражданска война в производството на сила, като разреши повече сила без радиоактивни отпадъчни артикули, рискови аерозоли или излъчвания на парникови газове. Мащабни термоядрени електроцентрали към този момент се строят, с цел да се тества тяхната жизненост.
Ако най-сетне може да бъде реализиран синтез на инерционно затваряне, той може да се употребява за произвеждане на разнообразни типове термоядрени електроцентрали. Той може също по този начин да разреши проучване на рискови физически среди, където топлината и налягането са невероятни.
Не става въпрос обаче единствено за цивилен цели. В Съединени американски щати NIF има роля в програмата за ръководство на запасите от нуклеарни оръжия. " Тези изключителни резултати от NIF дават подтик на науката, от която зависи NNSA, с цел да модернизира нашите нуклеарни оръжия и произвеждане, както и да отвори нови благоприятни условия за проучване ", сподели Джил Хруби, заместник-секретар на DOE по нуклеарна сигурност и админ на NNSA.
Експеримент допуска, че задачата на " запалване ", при която силата, отделена посредством синтез, надвишава тази, доставена от лазера, в този момент е на допирно разстояние. Използването на синтез, процесът, който зарежда Слънцето, може да обезпечи безграничен, чист източник на сила.
В развой, наименуван инерционен затворен синтез, 192 лъча от лазера на NIF, се насочват към капсула с размер на малко зърно, съдържаща деутерий и тритий, които са разнообразни форми на детайла водород.
Това го компресира до 100 пъти плътността на оловото и го нагрява до 100 милиона градуса по Целзий - по-горещо от центъра на Слънцето. Тези условия спомагат за стартирането на термоядрения синтез.
Експеримент, извършен на 8 август дава 1,35 мегаджаула (MJ) сила - към 70% от лазерната сила, доставена в горивната капсула. Достигането на запалване значи приемане на рандеман на синтез, който е по-голям от 1,9 MJ, вложен от лазера.
" Това е голям прогрес за синтеза и за цялата фюжън общественост ", споделя пред БиБиСи Деби Калахан, физик в Националната лаборатория " Лорънс Ливърмор ", която е хазаин на NIF. Като мярка за напредъка, доходността от опита този месец е осем пъти предходния връх на NIF, открит напролет на 2021 година, и 25 пъти доходността от опитите, извършени през 2018 година
" Темповете на възстановяване на добива на сила са бързи, което допуска, че скоро може да достигнем до повече енергийни стадии, като да вземем за пример превишаване на енергийната мощ от лазерите, употребявани за пускане на процеса ", разяснява проф. Джереми Читенден, съдиректор на Центъра за проучвания на инерционния синтез в Imperial College London.
Учените от NIF също имат вяра, че в този момент са постигнали нещо, наречено " изгаряща плазма ", където самите реакции на синтез обезпечават топлината за повече синтез. Това е жизненоважно за превръщането на процеса в самоподържащ се.
" Самоподдържащото се изгаряне е от значително значение за приемане на висок рандеман ", изясни доктор Калахан. " Изгарящата вълна би трябвало да се популяризира в гориво с висока компактност, с цел да изведе доста сила от синтез. Ние имаме вяра, че този опит е в този режим, макар че към момента вършим разбор и симулации, с цел да сме сигурни, че разбираме резултата. "
Като последваща стъпка, д р Калахан сподели, че опитите ще се повторят. " Това е фундаментално за пробната просвета. Трябва да разберем какъв брой възпроизводими и какъв брой чувствителни са резултатите към дребни промени. След това имаме хрумвания по какъв начин да подобрим този дизайн и ще стартираме да работим по тях през идната година. "
Проф. Читенден изясни: " Мега-джаулът сила, освободен в опита, в действителност е впечатляващ в термините на синтез, само че на процедура това е еквивалентно на силата, нужна за шупване на чайник. Далеч по-високи сили на синтез могат да бъдат реализирани посредством запалване, в случай че можем да измислим по какъв начин да задържим горивото дружно по-дълго, с цел да позволим на повече от него да изгори. Това ще бъде идващият небосвод за инерционно затворено обединение. "
Съществуващата нуклеарна сила разчита на развой, наименуван разделяне, при който тежък химичен детайл се разделя, с цел да създаде по-леки. Синтезът работи, като комбинира два леки детайла, с цел да направи по-тежък.
Строителството на NIF стартира през 1997 година и приключи през 2009 година Първите опити за тестване на мощността на лазера започнаха през октомври 2010 година
Другата функционалност на NIF е да помогне за гарантиране на сигурността и надеждността на американските нуклеарни оръжия. Понякога учените, които желаят да употребяват големия лазер за синтез, са били изцедени от опити, ориентирани към националната сигурност.
Но през 2013 година БиБиСи заяви, че по време на опити в NIF количеството сила, отделяно посредством синтез, е надвишило количеството сила, погълнато от горивото - пробив и първи за всяко термоядрено оборудване в света. Резултатите от тези проби бяха оповестени по-късно в списанието Nature.
NIF е един от няколкото плана по света, ориентирани към придвижване на проучванията на синтеза. Те включват оборудването Iter за милиарди евро, което сега се строи в Кадараш, Франция.
Iter ще схване друг метод към лазерно-управлявания синтез в NIF; оборудването в Южна Франция ще употребява магнитни полета, с цел да задържа гореща плазма - електрически зареден газ. Тази идея е известна като синтез на магнитно затворено пространство (MCF).
Но построяването на търговски жизнеспособни уреди за синтез, които могат да доставят сила на мрежата, ще изисква различен великански скок.
" Превръщането на тази идея във възобновим източник на сила евентуално ще бъде дълъг развой и ще включва превъзмогване на обилни механически провокации, като да вземем за пример опцията да се пресъздаде този опит няколко пъти в секунда, с цел да се получи непрекъснат източник на сила ", сподели Професор Читенден.
" Получаването на пробен достъп до термоядрено изгаряне в лабораторията е кулминационната точка на десетилетия научна и софтуерна работа за 50 години ", споделя шефът на Националната лаборатория в Лос Аламос Томас Мейсън в изказване. " Това дава опция за опити, които ще ревизират теорията и симулацията в режима на висока енергийна компактност по-строго от всеки път до момента и ще разрешат фундаментални достижения в приложната просвета и инженерството. "
Ядреният синтез може да направи гражданска война в производството на сила, като разреши повече сила без радиоактивни отпадъчни артикули, рискови аерозоли или излъчвания на парникови газове. Мащабни термоядрени електроцентрали към този момент се строят, с цел да се тества тяхната жизненост.
Ако най-сетне може да бъде реализиран синтез на инерционно затваряне, той може да се употребява за произвеждане на разнообразни типове термоядрени електроцентрали. Той може също по този начин да разреши проучване на рискови физически среди, където топлината и налягането са невероятни.
Не става въпрос обаче единствено за цивилен цели. В Съединени американски щати NIF има роля в програмата за ръководство на запасите от нуклеарни оръжия. " Тези изключителни резултати от NIF дават подтик на науката, от която зависи NNSA, с цел да модернизира нашите нуклеарни оръжия и произвеждане, както и да отвори нови благоприятни условия за проучване ", сподели Джил Хруби, заместник-секретар на DOE по нуклеарна сигурност и админ на NNSA.
Източник: news.bg
КОМЕНТАРИ