Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Reakcja syntezy termojądrowej z prawie dodatnim bilansem energetycznym

ghost666 03 Dec 2021 10:55 849 0
Fluke Pomiar Jakości Zasilania
  • Reakcja syntezy termojądrowej z prawie dodatnim bilansem energetycznym
    W poszukiwaniu energii termojądrowej został przekroczony kamień milowy. Po raz pierwszy reakcja syntezy jądrowej osiągnęła rekordową wydajność energetyczną 1,3 megadżula i po raz pierwszy uzyskano energię wyższą, niż ta, jaka została pochłoniętą przez paliwo użyte do jej inicjacji. Chociaż jest jeszcze wiele do zrobienia, wynik ten oznacza znaczną poprawę w stosunku do poprzednich eksperymentów: wydajność jest osiem razy większy niż w eksperymentach przeprowadzonych zaledwie kilka miesięcy wcześniej i 25 razy większy niż w eksperymentach przeprowadzonych w 2018 roku. To ogromne osiągnięcie.

    Za eksperymentem stoją fizycy z National Ignition Facility w Lawrence Livermore National Laboratory. Ich osiągnięcie opisano w artykule, który właśnie przesłany został do recenzji. "Wynik ten jest historycznym krokiem naprzód w badaniach nad syntezą termojądrową, otwierając całkowicie nowy system do eksploracji i rozwoju (...). Jest to również świadectwo innowacyjności, pomysłowości, zaangażowania i wytrwałości tego zespołu oraz wielu badaczy w tej dziedzinie przez dziesięciolecia, którzy konsekwentnie dążyli do tego celu" powiedział Kim Budil, dyrektor Lawrence Livermore National Laboratory. "Dla mnie pokazuje to jedną z najważniejszych ról krajowych laboratoriów – nasze nieustanne zaangażowanie w rozwiązywanie największych i najważniejszych wielkich wyzwań naukowych oraz znajdowanie rozwiązań, w których przeszkody mogą zniechęcić innych".

    Fuzja bezwładnościowa polega na stworzeniu czegoś w rodzaju małej gwiazdy. Rozpoczyna się od kapsułką paliwa, składającą się z deuteru i trytu – cięższych izotopów wodoru. Ta kapsułka paliwowa jest umieszczona następnie w wydrążonej złotej komorze wielkości gumki ołówkowej zwanej hohlraum. Następnie 192 wiązki laserowe o dużej mocy są wystrzeliwane w kierunku te przestrzeni, gdzie są przekształcane w promienie rentgenowskie. Promienie rentgenowskie powodują implozję kapsułki paliwowej, ogrzewając ją i sprężając do warunków porównywalnych z tymi w centrum gwiazdy – temperatury przekraczające 100 milionów stopni Celsjusza i ciśnienia przekraczające 100 miliardów atmosfer ziemskich – obracając paliwo kapsułkę w maleńką kropelkę plazmy. I tak jak wodór dokonuje fuzji w cięższe pierwiastki w sercu gwiazdy ciągu głównego, tak samo dzieje się z deuterem i trytem w kapsule paliwowej. Cały proces trwa zaledwie kilka miliardowych części sekundy. Celem jest osiągnięcie zapłonu – punktu, w którym energia wytworzona w procesie syntezy jądrowej przekracza całkowity wkład energii.

    Eksperyment przeprowadzony 8 sierpnia nie osiągnął jeszcze tego poziomu; całkowita energia wyemitowana z laserów wynosiła 1,9 megadżula. Ale nadal jest to niezwykle ekscytujący eksperyment, ponieważ zgodnie z pomiarami zespołu, kapsułka paliwowa pochłonęła ponad pięć razy mniej energii niż wytworzyła w procesie fuzji. To, jak powiedział zespół, jest wynikiem żmudnej pracy nad udoskonaleniem eksperymentu, w tym zaprojektowaniem hohlraum i kapsuły, poprawioną precyzją laserów, nowymi narzędziami diagnostycznymi i zmianami konstrukcyjnymi w celu zwiększenia szybkości implozji kapsułki, która przenosi teraz więcej energia do gorącego punktu plazmy, w którym zachodzi fuzja. "Uzyskanie eksperymentalnego dostępu do temperatur termojądrowych w laboratorium jest zwieńczeniem dziesięcioleci naukowych i technologicznych prac, trwających prawie 50 lat" powiedział Thomas Mason, dyrektor Los Alamos National Laboratory. "Umożliwia to eksperymenty, które sprawdzić mają teorię i symulacje w reżimie wysokiej gęstości energii, bardziej rygorystycznie niż kiedykolwiek wcześniej i wygenerują kolejne fundamentalne osiągnięcia w naukach stosowanych i inżynierii".

    Zespół planuje przeprowadzić dalsze eksperymenty, aby sprawdzić, czy mogą powtórzyć swój wynik, a także, by bardziej szczegółowo zbadać sam proces. Wynik otwiera również nowe możliwości badań eksperymentalnych. Fizycy mają również nadzieję, że uda im się znaleźć sposób na dalsze zwiększenie sprawności energetycznej procesu. Dużo energii jest tracone, gdy światło lasera jest przekształcane w promienie rentgenowskie w hohlraum; zamiast zmieniać się w promienie X, duża część światła laserowego jest wykorzystywana do ogrzewania ścian wnęki rezonansowej. Rozwiązanie tego problemu przybliży o kolejny znaczący krok do realnie wykorzystywanej syntezy jądrowej.

    "Osiągnięcie zapłonu w laboratorium pozostaje jednym z wielkich naukowych wyzwań tej epoki, a ten wynik jest znaczącym krokiem naprzód w kierunku osiągnięcia tego celu" powiedział fizyk Johan Frenje z Plasma Science and Fusion Center w MIT. "Umożliwi to również zbadanie całkowicie nowego reżimu, który jest niezwykle trudny do uzyskania doświadczalnie, pogłębiając naszą wiedzę na temat procesów zapłonu i syntezy jądrowej, co ma kluczowe znaczenie dla walidacji i ulepszania naszych narzędzi symulacyjnych wspierających eksperymenty. (...) Ponadto wynik jest historyczny, ponieważ stanowi kulminację wielu dziesięcioleci ciężkiej pracy, innowacji i pomysłowości, pracy zespołowej na dużą skalę i nieustannego skupienia się na ostatecznym celu".

    Zespół zaprezentował swoje wyniki na 63. Dorocznym Zgromadzeniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.

    Źródło: https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-a-fusion-reaction-has-generated-more-energy-than-absorbed-by-the-fuel

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10783 posts with rating 9163, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Fluke Pomiar Jakości Zasilania