Прийнято важливий крок до лазерного термоядерного синтезу

У середу, 12 лютого, в журналі Nature описали результати останніх експериментів на Національній культурі запалювання (NIF) Національної лабораторії Livermore, під час яких вперше енерговихід з лазерно-індукованої термонуклеючої реакції перевищили кількість енергії, переданих до палива. Тиск і температура, необхідні для запуску ядерного синтезу, досягаються в заводі NIF, використовуючи 192 лазери, які синхронно опромінюють крихітну ціль замороженого деутерію і тритію.





Ціль - кулька діаметром 2 мм, зовнішній шар якого виготовлений з пластику, а внутрішній шар виготовляється з важких ізотопів водню. М'яч знаходиться всередині золотого циліндра з отворами, через які надходить лазерне випромінювання. Під впливом цього випромінювання внутрішні стінки циліндра починають випромінювати рентгенівські промені, які рівномірно «сухнуть» ціль з усіх сторін. Його зовнішня оболонка миттєво випаровується і стискає паливо до тиску 100 млн. атмосферу. Все це відбувається в декількох наносекундах. Максимальна потужність лазерного спалаху досягає 500 тераватів.

До теперішнього часу фізики не змогли отримати більше енергії від реакції на злиття, ніж було передано в паливо, в основному тому, що паливо було змішано з матеріалом оболонки під час стиснення. Так як не один лазерний імпульс використовується для стиснення, але кілька, варіюватися тривалості і потужності окремих спалахів, можна контролювати цей процес. У останніх експериментах, проведених восени 2013 року, можна було вибрати послідовність імпульсів, що забезпечує стабільну компресію і зменшує забруднення палива атомами оболонки. 27 вересня 2013 року можна було отримати 14 кілограмів енергії, витрачаючи близько 12 кДж на компресію та обігрів палива. 13 листопада – 17 кДж за вартістю 10 кДж. На початку 2014 року було приведено співвідношення енергії, виробленої паливом до споживання енергії.



Незважаючи на те, що ці результати є важливими віями на шляху до фузійної потужності, практичне застосування все ще довго відключається. Справа в тому, що загальна вартість енергії інсталяції на пульсі є двома замовленнями величини більше, ніж кількість енергії, яка досягає паливної капсули. Економічна ефективність багато разів нижча – самостійна реакція синтезу ще не розглядається, NIF – це чисто експериментальна інсталяція, вона може не більше одного «збитку» протягом декількох годин.

Проект Міжнародного експериментального ядерного реактора (ІТЕР), який наразі перебуває під будівництвом у Франції, все ще виглядає більш практичним - старт експериментів на ньому запланований на 2020 рік, а розвиток fusion має бути 500 мегаватів. ITER реактор - це величезний токамак - термоядерна реакція в ньому відбувається в тороїдальній камері всередині плазми "корд", що проводиться магнітним полем. В цілому, в світі побудовано близько 300 токамакс, експерименти з ними були проведені кілька десятиліть. Імпульсні установки, які включають NIF, значно рідше.



Джерело: habrahabr.ru/post/212489/