Ученые заговорили о прорыве в деле термоядерного синтеза
В процессе перековки мечей на орала, команда ученых из Ливерморской национальной лаборатории (LLNL), а точнее Национальной лаборатории зажигания в Калифорнии, достигла краеугольного камня в поисках практического процесса термоядерного синтеза. Согласно сообщению от 12 февраля в журнале Nature, команда использовала самый мощный в мире лазер и осуществила контролируемую реакцию синтеза, которая произвела больше энергии, чем было затрачено на ее зажигание.
Если у инженеров всего мира и есть общая мечта, то это эффективный термоядерный синтез. Буквально используя энергию звезд, он обещает практически неограниченную чистую энергию. Поскольку первый искусственный синтез был впервые продемонстрирован в 1951 году с использованием оружия ядерного деления, ученые и инженеры работали над тем, чтобы создать термоядерный реактор вместо водородной бомбы.
История термоядерного реактора представляет собой одновременно и постоянный взлет, и постоянное падение. Когда работа началась, прогнозы пообещали первый реактор в течение 25 лет. С тех пор он все еще находится на расстоянии 25 лет. Дело в том, что хотя ядерный синтез является относительно простым в теории, начать контролируемую реакцию за пределами ядра звезды чрезвычайно трудно. «Фишка» в том, чтобы достичь точки «зажигания», после которой энергия, вырабатываемая реактором, будет больше, чем вложенная в него, и реакция будет самоподдерживаться.
Термоядерный реактор работает путем имитации условий внутри Солнца. Проще говоря, атомы водорода синтезируются в Солнце, под действием огромной массы формируясь в гелий и высвобождая огромное количество энергии, пока есть мощный источник энергии. Водородная бомба делает то же самое, однако создает нужные условия за миллионную долю секунды.
Термоядерный реактор создает правильное давление и температуры, принимая ионизированную плазму изотопов водорода — дейтерия или трития — и сжимая их с помощью магнитных полей или лазеров, чтобы запустить реакцию. Неудивительно, что это требует огромное количество энергии, которая запускает различные процессы, нагревающие плазму до невероятных температур.
Прорыв Национальной лаборатории зажигания не в зажигании, но в ключевой точке. Команда NIF достигла того, что называется «усилением топлива». Используя массив из 192 высокоэнергетических лазеров, направленных на одну крошечную пластиковую сферу, заполненную смесью дейтерия и трития, ученые подвергли каплю криогенного топлива 1,9-мегаджоулевому свету, чтобы произвести «солнечную» температуру на крошечную долю секунды. Результатом стала реакция синтеза, в которой энергия выхода превзошла энергию, потраченную на зажигание — такого не происходило еще нигде и никогда, кроме сердец звезд и водородных бомб, и это в десять раз больше всего, что было достигнуто до этого. Ключом к этому стала некая «начальная загрузка».
Начальная загрузка работает с использованием альфа-частиц, атомов гелия без электронов. Обычно, когда реакция синтеза производит такие частицы, они отстреливаются, унося энергию с собой. В стадии начальной загрузки смесь дейтерия и трития уловила эти альфа-частицы, которые еще больше разогрели плазму и высвободили еще больше альфа-частиц, чтобы усилить реакцию.
Согласно словам команды, ключом к начальной загрузке было удержание пластикового корпуса с топливом от распада во время сжатия высокоэнергетическим лазерным импульсом. Команда считает, что преждевременный распад в предыдущих экспериментах препятствовал реакции, и путем изменения времени импульса лазера им удалось это предотвратить.
![Синтез Синтез](https://hi-news.ru/wp-content/uploads/2014/02/fusion-breakthrough-1.jpg)
«Что на самом деле замечательно, так это то, что мы наблюдаем постоянно увеличивающийся выхлоп от процесса начальной загрузки, который мы еще называем «самонагреванием» альфа-частиц, по мере того, как увеличивается давление на взрыв каждый раз», — говорит Омар Хуррикейн, ведущий автор работы.
По иронии судьбы, производство электроэнергии не было основной целью команды. NIF предназначена для обеспечения достоверных данных для компьютерных моделей, которые имитируют взрыв ядерной боеголовки в рамках американской программы по производству новых боеголовок. Тем самым она гарантирует, что существующие запасы остаются безопасными и надежными. До всеобщего договора о запрещении ядерных испытаний это производилось посредством подземных ядерных взрывов, но теперь правительство США полагается на лазеры и суперкомпьютеры.
В конце концов, ученые надеются, что процесс начальной загрузки приведет к зажиганию, но пока это остается в будущем, как и практическое применение промышленного реактора. В настоящее время эксперимент способен производить только один процент дополнительной энергии.
![Оставить комментарий в Telegram. Поделитесь мнением в чате читателей Hi-News.ru Оставить комментарий в Telegram. Поделитесь мнением в чате читателей Hi-News.ru](https://hi-news.ru/wp-content/themes/101media/img/tg3.jpg)
Новости, статьи и анонсы публикаций
Чат с читателямиСвободное общение и обсуждение материалов