S_03PaletteUltr S_03PaletteUltr S_03PaletteUltr Advertisement

Laserové fúzne reaktory sa blížia k medzníku horiacej plazmy

0

Vedci z Národného laboratória Lawrencea Livermora už roky pracujú na fúznej reakcii, ktorá produkuje viac energie, ako sa do nej dodá pomocoa lasera. Najnovšie sa o to usilujú v rámci kampane NIF (National Ignition Facility). Teraz vedci prišli s novými návrhmi a tvarmi laserových impulzov, ako aj s lepšími nástrojmi na sledovanie miniatúrnych výbuchov. A domnievajú sa, že sú blízko dôležitého medzníka, známeho ako „horiaca plazma“.

Ide o zapálenie fúznych reakcií a ich udržanie v horiacom stave skôr teplom samotnej reakcie než vstupmi laserovej energie. Samozahrievanie je kľúčom k spáleniu všetkého paliva a dosiahnutiu energetického zisku. NIF a ďalšie zariadenia na zotrvačnú fúziu by fungovali podobne ako spaľovací motor, ktorý by produkoval energiu prostredníctvom rýchlych explózií malých palivových peliet. Zatiaľ čo niektoré fúzne lasery zameriavajú svoje lúče priamo na pelety, impulzy NIF sú nepriame.

Lúče ohrievajú zlaté puzdro vo veľkosti gumy na ceruzke, nazývané hohlraum, ktoré vyžiari impulz röntgenových lúčov určených na zapálenie fúzie zahriatím palivovej kapsuly v strede na desiatky miliónov stupňov pod tlakom miliardy atmosfér. No impulzy počas prvých troch rokov priniesli iba asi 1 kilojoule (kJ) energie, čo bolo menej ako 21 kJ načerpaných do kapsuly röntgenovým impulzom a oveľa menej ako 1,8 megajoulu (MJ) v pôvodnom laserovom impulze.

Po neúspešnej kampani výskumníci okolo NIF zlepšili svoje diagnostické prístroje. Pridali viac neutrónových detektorov, aby im poskytli 3D pohľad na miesto, kde sa dejú fúzne reakcie. Mohli tak lepšie sledovať úniky energie z praskajúcej palivovej pelety. Vďaka tomu sa im podarilo odstrániť netesnosti plastového obalu kapsuly a zabrániť únikom energie. Zdokonalená diagnostika pomohla vedcom pochopiť, aké zlepšenia sú potrebné.

S_03_M Palette Ultra Advertisement

Tím sa pohral aj s tvarom 20-nanosekundových laserových impulzov. Prvotné impulzy sa stupňovali pomaly, aby nedošlo k príliš rýchlemu zahriatiu paliva a sťaženiu kompresie. Neskoršie impulzy pribúdali rýchlejšie, takže plastová kapsula mala menej času na zmiešanie s palivom počas kompresie, takže zisky boli vyššie. V súčasnej etape vedci zvyšujú teploty zväčšením hohlraumu a kapsuly až o 20 %, čím zvyšujú energiu röntgenového žiarenia, ktorú môže kapsula absorbovať.

Aby zvýšili tlak, predlžujú dobu impulzu a prechádzajú z plastových kapsúl na hustejšie diamantové, aby efektívnejšie stláčali palivo. Vďaka tomu NIF opakovane dosahoval výnosy blížiace sa k 60 kJ. Tím chce vyskúšať ešte niekoľko ďalších trikov, ktoré by mohli viesť k zvýšeniu teploty a tlaku na dostatočnú úroveň, aby sa udržala horiaca plazma. Testujú rôzne tvary hohlraumu, aby lepšie zamerali energiu na kapsulu.  

Zdroj: sciencemag.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať