Один непреднамеренный результат американского федерального закрытия – то, что услужливые пресс-атташе в правительственных лабораториях не доступны для обеспечения проверки в реальных условиях некоторым более диким историям, которые могут загореться в Интернете. Они пригодились бы на этой неделе, когда много выходов вскочили на отчет относительно веб-сайта BBC News. Национальное средство воспламенения (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии, это сообщило, провело «этап ядерного синтеза».
NIF использует самую высокую энергетическую систему лазера в мире для сокрушения крошечных шариков, содержащих форму водородного топлива к огромной температуре и давлению. Цель состоит в том, чтобы заставить водородные ядра соединяться вместе в атомы гелия, выпустив энергию.
История Би-би-си сообщила, что во время одного эксперимента в прошлом месяце, «сумма энергии, выпущенной посредством реакции сплава, превысила сумму энергии, абсорбируемой топливом – в первый раз, это было достигнуто в любом средстве сплава в мире». Это вызвало порыв еще более экспансивных заголовков, объявляющих «прорыв сплава».
Как несомненно пресс-атташе NIF сказали бы репортерам, рассматриваемый эксперимент, конечно, показывает важный прогресс, но это не прорыв, на который все надеются.Записка, отосланная 29 сентября в сотрудничающие лаборатории от директора NIF Эда Моисея — который был замечен Наукой — описывает выстрел сплава, имевший место в 5:15 28 сентября. Это произвело 5×1015 нейтроны, на 75% больше, чем какой-либо предыдущий выстрел. Нейтроны являются продуктом реакций сплава, таким образом, они используются в качестве меры успеха.
Для экспериментов сплава NIF направляет 192 лазерных луча от всех направлений в цели сплава в пульсе, несущем 1,8 миллиона джоулей (МДж) энергии. Внешняя часть цели является крошечным металлом, может размер резинки карандаша, названной hohlraum, в центре которого сидит пластмассовая сфера, меньшая, чем горошина перца, содержащая замороженное топливо сплава — смесь водородного дейтерия изотопов и трития, известного как DT.
Ультрафиолетовые лучи запущены в hohlraum через отверстия в каждом конце, но не непосредственно в топливной капсуле. Вместо этого они врезаются во внутренние стены hohlraum, нагревая его так, что это испускает пульс рентгеновских лучей. Рентгеновские лучи заставляют пластмассовую капсулу взрываться, ведя топливо внутрь к его центру.Если все пойдет согласно плану, то топливо — сжатый к 100 раз плотности лидерства — зажжет реакцию сплава, но управляемая лазером имплозия не обеспечивает достаточно энергии сжечь все топливо DT.
Некоторая энергия от реакций сплава необходима для хранения движения ожога. Реакции сплава DT производят два продукта: ядра гелия (иначе альфа-частицы), которые несут 20% энергии реакции как кинетическая энергия; и нейтроны, несущие остальных. Для сплава для работы источником энергии альфа-частицы должны эффективно подогреть топливо для хранения управления реакции.Для достижения этого исследователи NIF экспериментировали с формой лазерного пульса, чтобы заставить его поставить больше энергии около начала.
В его 29 сентября записка, Моисей говорит, что эти улучшения привели к альфа-частице, нагревающейся, который удвоил энергетический урожай — «ясная демонстрация механизма, который необходим для достижения воспламенения», написал он. Воспламенение является целью самоподдерживающегося, нагретого альфой ожога сплава, производящего больше энергии, чем вставленный лазер. Моисей также говорит, что энергетический урожай (несший нейтронами и оцененный в 14 килоджоулей) был больше, чем энергия рентгеновских лучей, абсорбированная для интегрирования капсулы, этап, который он именует как «научная безызбыточность».
“Это – хороший эксперимент”, говорит Майкл Кэмпбелл, бывший директор NIF, теперь работающий на Logos Technologies в Фэрфаксе, Вирджиния. “С научной точки зрения цель работала достаточно хорошо на альфа-частицы для нагревания части топлива”. Но Кэмпбелл обеспокоен сверхраздуванием каждого шага в том, что обязано быть долгим путем к сплаву как источник энергии. Энергетический урожай в эксперименте прошлого месяца является все еще очень длинным путем от воспламенения, цели — хранимый на имя NIF — которого средство, как ожидали, достигнет год назад. NIF теперь отчасти посредством 3-летней кампании для прибивания, почему он изо всех сил пытается достигнуть той цели. “Это – научная программа теперь.
Они пытаются идентифицировать некоторые препятствия получению к воспламенению”, говорит Кэмпбелл.Одно требование для воспламенения – то, что энергетический вывод должен превысить энергетический ввод от лазера, т.е. что выгода (вывод, разделенный на ввод), должна быть больше, чем 1. Лазерный ввод NIF 1,8 МДж является примерно тем же как кинетической энергией 2-тонного грузовика, путешествующего в 160 км/ч (100 миль/ч). Вывод реакции — 14 кДж — эквивалентен кинетической энергии бейсбола, путешествующего на половине той скорости. Численно говоря, выгода 0.0077.
Эксперимент “является хорошим и необходимым шагом, но существует длинный путь для движения, прежде чем у Вас будет энергия для человечества”, говорит Кэмпбелл.