В ходе реакции синтеза в Национальном центре NIF ученые долю секунды наблюдали самонагревающуюся плазму.
Ключевой целью исследований в области ядерного синтеза является получение самонагревающейся плазмы. Ученые из Национального центра NIF (National Ignition Facility) утверждают, что приблизились к этой цели в ходе недавнего эксперимента. Результаты исследования публикует журнал Nature.
Чтобы получить доступ к безграничной чистой энергии и ядерному синтезу, необходимо, чтобы реакции, которые лежат в основе технологии, стали самоподдерживающимися. Недавно ученые, использующие мощный лазер Национального центра NIF, впервые получили «горящую плазму». На мгновение они продемонстрировали, как само топливо может обеспечить большую часть тепла, необходимого для поддержания реакции.
Ученые изучают технологию ядерного синтеза в Национальном центре NIF с тех пор, как его ввели в эксплуатацию в 2009 году. Они используют 192 лазера, размещенных внутри десятиэтажного здания, для доставки 1,9 мегаджоулей ультрафиолетовой энергии на топливную капсулу размером примерно с шарикоподшипник. Это создает огромное давление и температуру, которые заставляют отдельные атомы сливаться в гелий. В ходе этой реакции высвобождается огромное количество энергии.
Это имитирует реакции, происходящие внутри Солнца, но проблема в том, что для их создания здесь, на Земле, требуется огромное количество энергии. Вместо этого ученые стремятся сделать реакции синтеза основным источником тепла. Иными словами, они создают самоподдерживающуюся форму ядерного синтеза и непрерывного производства энергии.
Результаты экспериментов, проведенных в Национальном центре NIF в ноябре 2020 года и феврале 2021 года, 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 они изменили геометрию самой мишени-капсулы и способ передачи энергии между лазерными лучами. В результате они по-новому управляли процессом имплозии, который сжимает и нагревает топливо, позволяя создавать самонагревающуюся плазму.
«В этих экспериментах мы впервые в любом исследовательском центре термоядерного синтеза наблюдали состояние горящей плазмы, при котором из топлива излучается больше энергии синтеза, чем требуется для инициирования термоядерных реакций», — объясняет ведущий автор исследования Энни Кричер.
Хотя время жизни плазмы измерялось всего наносекундами, получение горящей плазмы — это шаг к ядерному воспламенению, когда процесс продолжает подпитываться для производства энергии. Всего за долю секунды исследователи зафиксировали выброс 10 квадриллионов ватт энергии. Ученые рассматривают результаты эксперимента и появление самонагревающейся плазмы как важное доказательство самой концепции.
Читать далее
Посмотрите на первый в мире одноступенчатый орбитальный корабль будущего
Ученые научились предсказывать, у кого больше всего шансов заболеть длительным COVID-19
Гиперзвуковой самолет на водороде развивает скорость до 12 Махов. Это почти 15 000 км/ч