Fusion Ignition становіцца рэальнасцю; Лабараторыя Лоўрэнса дасягнула энергетычнай бясстратнасці

Навукоўцы Лівермарскай нацыянальнай лабараторыі імя Лоўрэнса (LLNL) дасягнулі гэтага зліццё запальванне і энергія бясстратны. На 5th У снежні 2022 г. даследчая група правяла кантраляваны тэрмаядзерны эксперымент з выкарыстаннем лазераў, калі 192 лазерныя прамяні даставілі больш за 2 мільёны джоўляў УФ-энергіі ў малюсенькую паліўную таблетку ў крыягеннай мішэні і дасягнулі энергетычнай бясстратнасці, што азначае, што тэрмаядзерны эксперымент выпрацаваў больш энергіі, чым забяспечваецца лазерам для яго кіравання. Гэты прарыў быў дасягнуты ўпершыню ў гісторыі пасля дзесяцігоддзяў напружанай працы. Гэта важная вяха ў навуцы і мае значныя наступствы для перспектывы выкарыстання чыстай энергіі тэрмаядзернага сінтэзу ў будучыні да эканомікі з нулявым чыстым выкідам вугляроду, для барацьбы са змяненнем клімату і для падтрымання ядзернага стрымлівання без выкарыстання ядзерных выпрабаванняў для нацыянальнай абароны. Раней, 8thУ жніўні 2021 года даследчая група дасягнула парога тэрмаядзернага запальвання. Эксперымент вырабіў больш энергіі, чым любы іншы папярэдні тэрмаядзерны эксперымент, але энергазабеспячэнне не было дасягнута. Апошні эксперымент быў праведзены 5th Снежань 2022 года здзейсніў дасягненне энергетычнай бясстратнасці, тым самым пацвердзіўшы канцэпцыю таго, што кіраваны ядзерны сінтэз можа быць выкарыстаны для задавальнення энергетычных патрэб, хоць Практычнае камерцыйнае прымяненне тэрмаядзернай энергіі можа быць яшчэ вельмі далёкім.

Ядзерны рэакцыі даюць вялікую колькасць энергіі, эквівалентную колькасці страчанай масы, згодна з ураўненнем сіметрыі маса-энергія E=MCЭйнштэйна. Рэакцыі дзялення, якія ўключаюць распад ядраў ядзернага паліва (радыеактыўных элементаў, такіх як уран-235), у цяперашні час выкарыстоўваюцца ў ядзерных рэактарах для вытворчасці энергіі. Тым не менш, ядзерныя рэактары дзялення падвяргаюцца высокай рызыцы для чалавека і навакольнага асяроддзя, што відаць у выпадку з Чарнобылем, і сумна вядомыя тым, што ўтвараюць небяспечныя радыеактыўныя адходы з вельмі доўгім перыядам паўраспаду, якія вельмі цяжка ўтылізаваць.

У прыродзе зоркі, як наша сонца, ядзерны сінтэз з удзелам зліцця меншых ядраў вадароду з'яўляецца механізм выпрацоўкі энергіі. Ядзерны сінтэз, у адрозненне ад ядзернага дзялення, патрабуе надзвычай высокай тэмпературы і ціску для зліцця ядраў. Гэтае патрабаванне надзвычай высокай тэмпературы і ціску выконваецца ў ядры Сонца, дзе зліццё ядраў вадароду з'яўляецца ключавым механізмам выпрацоўкі энергіі, але ўзнавіць гэтыя экстрэмальныя ўмовы на зямлі пакуль немагчыма ў кантраляваных лабараторных умовах, і ў выніку, рэактары ядзернага сінтэзу яшчэ не рэальнасць. (Некантралюемы тэрмаядзерны сінтэз пры экстрэмальнай тэмпературы і ціску, які ствараецца ў выніку спрацоўвання прылады дзялення, з'яўляецца прынцыпам вадароднай зброі).

Яшчэ ў 1926 годзе Артур Эдынгтан упершыню выказаў здагадку, што зоркі атрымліваюць сваю энергію ад сінтэзу вадароду ў гелій. Першая прамая дэманстрацыя ядзернага сінтэзу адбылася ў лабараторыі ў 1934 годзе, калі Рэзерфорд паказаў сінтэз дэйтэрыю ў гелій і заўважыў, што падчас гэтага працэсу «быў створаны велізарны эфект». Улічваючы яго велізарны патэнцыял для забеспячэння неабмежаванай колькасці чыстай энергіі, былі ўзгодненыя намаганні навукоўцаў і інжынераў па ўсім свеце паўтарыць ядзерны сінтэз на Зямлі, але гэта была складаная задача.

Пры экстрэмальных тэмпературах электроны аддзяляюцца ад ядраў, і атамы становяцца іянізаваным газам, які складаецца з станоўчых ядраў і адмоўных электронаў, што мы называем плазмай, якая ў мільённую долю разоў менш шчыльная, чым паветра. Гэта робіць зліццё асяроддзе вельмі слабае. Каб ядзерны сінтэз адбываўся ў такім асяроддзі (якая магла б даць значную колькасць энергіі), павінны быць выкананы тры ўмовы; павінна быць вельмі высокая тэмпература (якая можа справакаваць сутыкненні з высокай энергіяй), павінна быць дастатковая шчыльнасць плазмы (для павелічэння верагоднасці сутыкненняў) і плазма (якая мае схільнасць да пашырэння) павінна быць абмежавана на працягу дастатковага часу для уключыць зліццё. Гэта робіць развіццё інфраструктуры і тэхналогіі для ўтрымання і кантролю гарачай плазмы ключавым напрамкам. Моцныя магнітныя палі могуць быць выкарыстаны для барацьбы з плазмай, як у выпадку з Такамакам ITER. Інерцыйнае ўтрыманне плазмы - яшчэ адзін падыход, пры якім капсулы, напоўненыя цяжкімі ізатопамі вадароду, разбураюцца з дапамогай лазерных прамянёў высокай энергіі.

Тэрмаядзерныя даследаванні, праведзеныя ў Лорэнс Ліверморская нацыянальная лабараторыя (LLNL) NIF выкарыстала лазерную імплозійную тэхналогію (інерцыяльны сінтэз). У асноўным капсулы міліметровага памеру, напоўненыя дэйтэрыем і трыціем, разбураліся з дапамогай магутных лазераў, якія генеруюць рэнтгенаўскія прамяні. Капсула награваецца і ператвараецца ў плазму. Плазма паскараецца ўнутр, ствараючы надзвычайныя ўмовы ціску і тэмпературы, калі паліва ў капсуле (атамы дэйтэрыю і трыція) зліваюцца, вызваляючы энергію і некалькі часціц, у тым ліку альфа-часціц. Вызваленыя часціцы ўзаемадзейнічаюць з навакольнай плазмай і яшчэ больш награваюць яе, што прыводзіць да большай колькасці рэакцый тэрмаядзернага сінтэзу і вызвалення большай колькасці «энергіі і часціц», такім чынам усталёўваючы самападтрымліваючы ланцужок рэакцый тэрмаядзернага сінтэзу (званы «запальванне тэрмаядзернага сінтэзу»).

Супольнасць даследчыкаў тэрмаядзернага сінтэзу на працягу некалькіх дзесяцігоддзяў спрабавала дасягнуць «тэрмаядзернага запальвання»; самападтрымліваючая рэакцыя сінтэзу. На 8th У жніўні 2021 года каманда лабараторыі Лоўрэнса падышла да парога "тэрмаядзернага запальвання", якога яны дасягнулі 5th Снежань 2022 г. У гэты дзень кіраванае тэрмаядзернае запальванне на Зямлі стала рэальнасцю – дасягнута вяха ў навуцы!

*** 

апошнія

«Tumour Treating Fields» (TTFields) зацверджаны для лячэння раку падстраўнікавай залозы

Ракавыя клеткі маюць электрычна зараджаныя часткі, таму знаходзяцца пад уплывам...

Scientific European запрашае сузаснавальніка

Scientific European (SCIEU) запрашае вас далучыцца ў якасці сузаснавальніка і інвестара, з абодвума...

Перспектывы кругавога калайдэра (FCC): Савет CERN разглядае тэхніка-эканамічнае абгрунтаванне

Пошук адказаў на адкрытыя пытанні (напрыклад, якія...)

Чарнобыльскія грыбы як шчыт ад касмічных прамянёў для глыбокіх касмічных місій 

У 1986 годзе на Украіне быў запушчаны 4-ы энергаблок Чарнобыльскай АЭС...

Кантроль міопіі ў дзяцей: дазволеныя акулярныя лінзы Essilor Stellest  

Міопія (або блізарукасць) у дзяцей - вельмі распаўсюджаная...

Цёмная матэрыя ў цэнтры нашай галактыкі 

Тэлескоп Фермі правёў выразнае назіранне залішняга гама-выпраменьвання...

бюлетэнь

Don't miss

Навука аб экзапланетах: Джэймс Уэб адкрывае новую эру  

Першае выяўленне вуглякіслага газу ў атмасферы...

Прыёны: небяспека хранічнага знясілення (CWD) або хваробы зомбі-аленяў 

Варыянт хваробы Крейтцфельда-Якаба (вБКЯ), упершыню выяўлены ў 1996 годзе ў...

Паходжанне COVID-19: бедныя кажаны не могуць даказаць сваю невінаватасць

Нядаўняе даследаванне сведчыць аб павелічэнні рызыкі адукацыі ...

Альтэрнатыва антыбіётыкам для лячэння інфекцый мочэвыводзячых шляхоў

Даследчыкі паведамілі аб новым спосабе лячэння мачавых...
Умеш Прасад
Умеш Прасад
Умеш Прасад мае разнастайны акадэмічны вопыт у галіне навукі і кар'еру, якая вызначаецца унікальным спалучэннем клінічнай практыкі і адукацыі. Ён вядомы як даследчык-камунікатар, які выдатна ўмее сінтэзаваць рэцэнзаваныя першасныя даследаванні ў кароткія, глыбокія і добра абгрунтаваныя публічныя артыкулы. Спецыяліст па перадачы ведаў, ён кіруецца місіяй зрабіць навуку інклюзіўнай для аўдыторыі, якая не размаўляе па-англійску. Для дасягнення гэтай мэты ён заснаваў «Scientific European» — інавацыйную, шматмоўную лічбавую платформу з адкрытым доступам. Запаўняючы крытычны прабел у глабальным распаўсюджванні навукі, Прасад выступае ў якасці ключавога куратара ведаў, чыя праца ўяўляе сабой новую складаную эру навуковай журналістыкі, даносячы найноўшыя даследаванні да парога простых людзей на іх родных мовах.

«Tumour Treating Fields» (TTFields) зацверджаны для лячэння раку падстраўнікавай залозы

Ракавыя клеткі маюць электрычна зараджаныя часткі, таму яны знаходзяцца пад уплывам электрычных палёў. Прымяненне пераменных электрычных палёў (TTFields) да цвёрдых пухлін выбаркова нацэльваецца і...

Scientific European запрашае сузаснавальніка

Scientific European (SCIEU) запрашае вас далучыцца ў якасці сузаснавальніка і інвестара, які зробіць стратэгічныя інвестыцыі і будзе актыўна ўдзельнічаць у фарміраванні будучага кірунку. Scientific European — гэта англійскае СМІ, якое прадастаўляе шматмоўныя...

Перспектывы кругавога калайдэра (FCC): Савет CERN разглядае тэхніка-эканамічнае абгрунтаванне

Пошук адказаў на адкрытыя пытанні (напрыклад, якія фундаментальныя часціцы ўтвараюць цёмную матэрыю, чаму матэрыя дамінуе ў Сусвеце і чаму існуе асіметрыя матэрыі і антыматэрыі, што такое сіла...