„Fusion“ Eksperimentai Yra Coliai Arčiau Tikslo

{h1}

Fizikai gali būti vienu žingsniu arčiau sintezės galios lūžio tikslo, panaudodami modifikuotus lazerio impulsus, kad sutriuškintų deuterio ir tričio branduolius.

Branduolio sintezės energija įrodė sunkiai pasiekiamą tikslą - juokaujama, kad žmonija yra nutolusi 20 metų nuo praktinės jėgainės ir jau 60 metų.

Tai gali keistis, sakė Johnas Edwardsas, Nacionalinio uždegimo įrenginio inercinės gimdymo sintezės ir didelio energijos tankio mokslo bendradarbis direktorius.

Neseniai paskelbtame žurnale „Physics of Plasmas“ Edwardsas teigė, kad NIF mokslininkai priartėja prie reakcijų, kurios sukuria daugiau energijos, nei reikia, kad įvyktų, ir pridūrė, kad branduolių sintezės kliūtys yra susijusios su inžinerinėmis problemomis, o ne su pagrindine fizika.

Sintezės energija panaudoja tą patį energijos šaltinį, dėl kurio saulė šviečia. Tai apima atominių branduolių - atomų protonų ir neutronų - suspaudimą, kad būtų sudaryti sunkesni elementai ir išlaisvinama energija. Žvaigždėse, tokiose kaip saulė, susiliejimas įvyksta dėl milžiniškos vandenilio dujų masės, kuri susmulkina protonus saulės centre ir sudaro helį. Sintezė skiriasi nuo dalijimosi reakcijų, naudojamų dabartinėse atominėse elektrinėse, kur atomas savaime suskaido - radioaktyvaus skilimo procesą - ir išskiria energiją. [Mokslo faktas ar fantastika? 10 sci-fi koncepcijų aiškumas]

Skirtingai nuo radioaktyviųjų skilimo šalutinių produktų, branduolių sintezės jėgainės žada daug energijos be radioaktyvių atliekų; daugelyje suliejimo reakcijų produktas yra helis.

Kuriate energiją?

Norėdami sukurti sintezės reakcijas, NIF mokslininkai panaudoja lazerius į hohlamą arba tuščiavidurį cilindrą, pagamintą iš aukso. Lazerio impulsai, trunkantys milijardą sekundės sekundės, pataikė į mažytę sferą, kurioje pilna deuterio (vandenilis su papildomu neutronu) ir tričio (vandenilis su dviem papildomais neutronais).

Kai lazerio pluoštai trenkia į hohlamumą, auksas skleidžia rentgeno spindulius, kurie yra tokie galingi, kad garina metalinį rutulio paviršių. Šis garinimas daro didžiulį spaudimą deuteriui ir tričiui ir skatina susiliejimą, sudarant vandenilio atomus į helį ir vieną neutroną.

Problema ta, kad net ir nedideli rutulio paviršiaus trūkumai reiškia, kad slėgis deuteriui ir tričiui nėra visiškai tolygus. Rezultatas? „Jis implantuojasi kaip kiaulė“, - „WordsSideKick.com“ pasakojo Edwardsas. Dėl netolygaus „atvirkštinio sprogimo“ išeikvojama energija, todėl į sistemą patenka daugiau energijos, nei iš jos išeina.

Tačiau norėdama geriau išpūsti, NIF komanda sugalvojo, kaip sumažinti efektą. Tai reiškė lazerio impulsų formos pakeitimą, kad pasikeistų juose pernešamos energijos kiekis. Edvardo grupė nustatė, kad pakeitus formą kitaip nei anksčiau ir padarius impulsus trumpesnius - 10 nanosekundžių, o ne 15 nanosekundžių, jie sugebėjo priversti sferas implantuoti tolygiau.

Tai leido NIF priartėti prie „mokslinio lūžio taško“, kur energijos, išeinančios iš sintezės reakcijos, kiekis yra lygus tam, kurį įdėjo kinetinė energija, susidariusi dėl impulsijos. (Lazerio energija neatsižvelgiama į skaičiavimus). Šiuo metu NIF sąranka išeina apie 80 procentų energijos.

Bus daugiau eksperimentų, skirtų patikslinti implantaciją, sakė Edwardsas.

Dėl šios priežasties nebus sukurta branduolių sintezės jėgainė. Tačiau Edvardas pažymėjo, kad tai nėra esmė - bent jau dar ne. Iš dalies tikslas yra rasti būdą, kaip valdyti užkrėtimus, reikalingus norint savarankiškai palaikyti sintezės reakcijas į darbą.

„NIF yra pastatytas taip, kad būtų galima uždegti lydyto grūdelio“, - teigė Prinstono plazmos fizikos laboratorijos direktorius Stewartas Prageris. "Jie to negavo iki to laiko, kurį iš pradžių pareiškė, tačiau daro pažangą." NIF buvo pastatytas 2008 m.; jos pirminis įpareigojimas buvo pasiekti užsidegimą - lūžio tašką - 2012 m.

Sintezės ateitis

Edvardas taip pat pažymėjo, kad bent jau fizika dirba taip, kaip teigia kompiuterio modeliavimas ir teorijos. Tai rodo inžinerinę problemą, o ne būtinybę kurti naujas fizines teorijas, kurios aprašytų sferų vidų. [9 didžiausios neišspręstos paslaptys fizikoje]

Yra ir kitų sintezės reakcijų sukūrimo būdų. Labiausiai žinomu metodu, vadinamu tokamaku, naudojami magnetiniai laukai, skirti apriboti plazmą arba dujas, pašildytas iki milijonų laipsnių. Tarptautinis termobranduolinis eksperimentinis reaktorius (ITER), statomas Prancūzijos pietuose, ištirs šią techniką. Per metus buvo pastatyta dešimtys eksperimentinių branduolių sintezės reaktorių; tačiau jie skirti tyrimams, o ne kaip elektrinės. ITER bus pirmasis, kuris sukurs savarankiškas reakcijas, tačiau jis net nepradės pirmųjų realaus pasaulio eksperimentų iki 2020-ųjų.

Dėl to mes labai kritikuojame sintezės eksperimentus - kad per pagrįstą laiką jie neduos nieko naudingo. Tiek NIF, tiek ITER yra brangūs: NIF yra 3,5 milijardo dolerių projektas, o numatoma, kad ITER kainuos apie 17,5 milijardo dolerių. Branduolių sintezės tyrimai paprastai buvo vykdomi nuo septintojo dešimtmečio.

Vis dar yra techninių kliūčių, net jei NIF užsidega. Sintezės reakcijos, kurias NIF tiria, sukuria neutronus. Neutronai, neturintys elektros krūvio, gali praeiti pro netinkamai ekranuotą medžiagą. Bet kai jie pataiko į kitus atomus, jie gali juos suskaidyti arba pasidaryti radioaktyvią medžiagą; jie netgi gali susilpninti metalus. Tai reiškia, kad norint įvykdyti pažadą panaikinti radioaktyvumą, sintezės reakcijose negali vykti neutronų suliejimas, kaip nutinka deuteriui ir tričiui. Kita vertus, neutronai gali būti papildomos energijos šaltinis - bent vienoje branduolių sintezės reaktoriaus konstrukcijoje naudojamos boro ir ličio fluorido druskos, kad apsaugotų reaktoriaus sienas nuo neutronų ir atitrauktų jų šilumą - kurią būtų galima panaudoti varykite turbinas garu.

Teksaso universiteto Branduolio sintezės tyrimų instituto direktorius François Waelbroeckas teigė, kad nors ir yra deuterio ir tričio sintezės problemų - šiuo metu tiriamas tipas -, mintis yra ta, kad kai mokslininkai išmoksta tą reakciją veikti, jie gali pereikite prie reakcijų, kurios neišskiria neutronų. Tokios reakcijos yra susijusios su ličiu arba boru.

Kai kurios mažesnės įmonės taip pat užsiima branduolių sintezės energijos tyrimais - viena jų, vadinama EMC2, už savo tyrimus gavo finansavimą iš JAV karinio jūrų laivyno, nors rezultatų nepaskelbta recenzuojamuose žurnaluose. Kiti, tokie kaip „Tri-alfa energija“, „Bendroji sintezė“ ir „Lawrenceville“ plazmos fizika, taip pat vykdė įvairius eksperimentus, nors nė viena įmonė nėra pastatžiusi nieko panašaus į veikiantį augalą ar pasiekusi savarankiškų reakcijų. Visos įmonės sutelkia dėmesį į sintezės reakcijas, kurios nesukuria neutronų.

Vis dėlto Edvardas yra nusiteikęs optimistiškai. „Mūsų tikslas yra parodyti, kad uždegimas yra įmanomas“, - sakė jis. "Mes padarėme didžiulę pažangą ir esame arti to, kad pasiektume tai, ką sako mūsų skaičiavimai. Tai turėtų vykti režimu, kuris yra šiek tiek ne toks griežtas, kaip visiškai uždegančios uždegimo jėgos."

Sekite „WordsSideKick.com“ @gyvenimų mokslas, Facebook & „Google+“. Originalus straipsnis apie „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Nauja Šviesos Būsena Atskleista Naudojant Fotonų Gaudymo Metodą
Nauja Šviesos Būsena Atskleista Naudojant Fotonų Gaudymo Metodą

Kaip Veikia Tarpžemyninės Balistinės Raketos?
Kaip Veikia Tarpžemyninės Balistinės Raketos?

Mokslas Naujienos


Nepaisant Teismo Sprendimų, Nėra Tam Tikro Mokslo, Siejančio Kavą Su Vėžiu
Nepaisant Teismo Sprendimų, Nėra Tam Tikro Mokslo, Siejančio Kavą Su Vėžiu

Asilas Laukinio Asilo Protėvis Patvirtino
Asilas Laukinio Asilo Protėvis Patvirtino

Kodėl Dalmatiniai Yra Oficialūs Ugniagesių Šunys?
Kodėl Dalmatiniai Yra Oficialūs Ugniagesių Šunys?

Anglies Dioksido Išmetimas Mažėja, Bet Ar To Pakanka?
Anglies Dioksido Išmetimas Mažėja, Bet Ar To Pakanka?

Ekstremaliausios Pasaulio Laboratorijos
Ekstremaliausios Pasaulio Laboratorijos


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com