Ученые сообщают, что значительный шаг вперед в поисках развивает альтернативный подход к ядерному синтезу. Исследователи в Сандиа Национальные Лаборатории в Альбукерке, Нью-Мексико, с помощью машины лаборатории Z, колоссальной образующей электрического импульса, способной к производству потоков десятков миллионов ампер, говорит, что они обнаружили значительное количество нейтронов — побочных продуктов реакций сплава — прибывающий из эксперимента. Это, они говорят, демонстрирует жизнеспособность их подхода и отмечает продвижение к конечной цели производства большего количества энергии, чем устройство сплава принимает.
Сплав является ядерной реакцией, выпускающей энергию не путем разделения тяжелых атомных ядр обособленно — как это происходит в сегодняшних атомных электростанциях — но путем плавления легких ядер вместе. Подход обращается как источник энергии, потому что топливо (водород) является многочисленным и дешевым, и это не генерирует загрязнения или долгоживущих ядерных отходов. Проблема состоит в том, что атомные ядра положительно наполнены и таким образом отражают друг друга, таким образом, трудно заставить их достаточно близко вместе соединяться.
Для достаточных реакций иметь место, водородные ядра должны столкнуться в скоростях до 1 000 километров в секунду (км/с), и это требует нагревания их больше чем к 50 миллионам градусов Цельсия. При таких температурах газ становится плазмой — ядра и электроны, живущие отдельно — и содержащие его, становятся проблемой, потому что, если это трогает сторону своего контейнера, это немедленно расплавит его.Ученые сплава трудились больше 60 лет для нахождения способа содержать супергорячую плазму и нагреть ее, пока она не соединяется. Сегодня, большинство усилий сосредоточено на одном из двух подходов: реакторы Токамака, такие как международный проект сплава ПРОХОДА во Франции, считают разбросанную плазму устойчивой в течение многих секунд или минут за один раз при нагревании его к температуре сплава; лазерные устройства сплава, такие как Национальное Сооружение Воспламенения в Калифорнии, берут крошечное количество замороженного водорода и сокрушают его с интенсивным лазерным пульсом, длящимся несколько десятков миллиардных частей секунды, чтобы нагреть и сжать его.
Никакой метод еще не достиг «безызбыточности», пункта, в котором сумма энергии, произведенной реакциями сплава, превышает, который должен был нагреть и содержать плазму во-первых.Метод Сандиа является одним из нескольких, которые попадают в компромисс между крайностями лазерного сплава и магнитно ограниченного сплава токамаков. Это сокрушает топливо в быстром пульсе, как в лазерном сплаве, но не как быстро и не к такой высокой плотности.
Известный как намагниченный лайнер инерционный сплав (MagLIF), подход включает помещение небольшого количества топлива сплава (газ водородного дейтерия изотопа) в крошечном металле может 5 миллиметров через и 7,5 мм высотой. Исследователи тогда используют машину Z для прохождения огромного импульса тока 19 миллионов амперов, продержавшись всего 100 наносекунд, через банку сверху донизу. Это создает сильное магнитное поле, сокрушающее банку внутрь со скоростью 70 км/с.
В то время как это происходит, исследователи делают две других вещи: Они предварительно подогревают топливо с коротким лазерным пульсом, и они применяют устойчивое магнитное поле, действующее как смирительная рубашка для удерживания топлива сплава на месте. Сокрушительный плазма также повышает магнитное поле ограничения приблизительно с 10 тесла до 10 000 тесла.
Эта область ограничения является ключевой, потому что без нее нет ничего для удерживания перегретой плазмы на месте кроме ее собственной внутренней инерции. Как только сжатие останавливается, оно разбилось бы, прежде чем оно будет иметь время для реакции.
Исследователи Сандиа сообщили на этой неделе в Physical Review Letters, что они нагрели плазму приблизительно к 35 миллионам градусов Цельсия и обнаружили приблизительно 2 триллиона нейтронов, прибывающих из каждого выстрела. (Одна реакция плавления двух deuteriums производит гелий 3 и нейтрон.) Несмотря на то, что результат показывает, что значительное число реакций имеет место — в 100 раз больше, чем бригада достигла год назад — группа должна будет произвести в 10,000 раз больше для достижения безызбыточности. “Это – значительный прогресс, но только начало”, говорит старший научный сотрудник Сандиа Майк Кэмпбелл. “Мы должны получить больше энергии в газ и увеличить начальное магнитное поле и видеть, измеряет ли это в правильном направлении”.Один значительный аспект результатов – то, что исследователи также обнаружили нейтроны, прибывающие из сплава дейтерия и трития, другого водородного изотопа. Главная реакция, дейтерий с дейтерием, или D-D, производит или гелий 3 или тритий.
Те продукты реакции обычно путешествовали бы достаточно быстро для полета из плазмы, не реагируя снова. Но интенсивное магнитное поле ограничения вынуждает тритий следовать за трудным винтовым путем, в котором это, намного более вероятно, столкнется с дейтерием и плавким предохранителем снова. Исследователи обнаружили 10 миллиардов нейтронов от трития дейтерия (D-T) сплавы. “Мне самые интересные данные были вторичными нейтронами D-T, который является очень очень наводящим на размышления, что оригинальная область [на 10 тесла] была заморожена в плазме и достигнутых значениях [приблизительно 9 000 тесла] в застое”, говорит Кэмпбелл.“Это – большие новости”, говорит Глен Верден, намагниченный плазменный руководитель группы в Лос-Аламосе Национальная Лаборатория в Нью-Мексико.
Он впечатлен “фактом, что вторичные нейтроны D-T наблюдаются …, что означает, что, по крайней мере, некоторые D-D–produced [ядра трития] замедляются и реагируют”. Моделирования предлагают, чтобы максимального потока машины Z 27 миллионов амперов было достаточно для достижения безызбыточности.
Но исследователи уже устанавливают свои достопримечательности намного выше. Желанное обновление 60 миллионов амперов, они говорят, повысило бы выходную мощность в “высокую выгоду” сфера ввода 1 000 раз — гигантский шаг к коммерческой жизнеспособности.