Нови изследвания на екип от физици от американската Национална лаборатория "Лорънс Ливърмор" показват, че йоните се държат много по-различно по време на реакциите на термоядрен синтез, отколкото предвиждат настоящите модели - резултати, които могат да имат значително значение за усилията за създаване на устойчиво "запалване" при термоядрен синтез.
Изследователската общност за термоядрен синтез използва техническата дефиниция "запалване" (ignition), която означава "възвръщаемост, по-голяма от единица" в преглед на NIF от 1997 г., тоест добив на енергия от термоядрен синтез, по-голям от доставената лазерна енергия. В експериментите досега е достиган добив от термоядрен синтез от приблизително две трети от доставената лазерна енергия, което е близо до тази цел.
Сред проучванията, които се провеждат в момента в Националния център за запалване (NIF - National Ignition Facility) към лабораторията "Лорънс Ливърмор", са експерименти с термоядрен синтез в инерционно ограничаване, които включват реакции на ядрен синтез, постигнати чрез нагряване и компресиране на малки сферички, известни като "мишени", всяка от които съдържа смес от термоядрено гориво, състоящо се от равни части деутерий 2H (около 10 милиграма) и тритий 3H. Подобни експерименти, провеждани в NIH, имат за цел да запалят водородна плазма и да я поддържат в състояние на горене, при което се получава енергия в резултат на сливането на деутериевите и тритиевите йони.
Ключов фактор за нагряването на мишените дотолкова, че да се постигне устойчиво термоядрено горене, е производството на алфа частици, които се освобождават при сливането на деутерия и трития. Изследователите съобщават, че нагряването, причинено от тези алфа частици, повишава температурата на плазмата, която се получава по време на такива реакции, което повишава общата реактивност поради количеството кинетична енергия, генерирана от възбудените йони.
При изследванията си в NIF екипът е конструирал реактор за термоядрен синтез, в който термодинамичните горивни мишени се намират в цилиндър, който се обстрелва от множество лазери, при което се извършва синтез на атомите в мишените, при което се получават атоми хелий - процес със значителен енергиен добив. Това е ефект, сравним със самоподдържащия се термоядрен синтез, който естествено се случва на Слънцето.
Понастоящем обаче все още не е постигнато поддържане на реакцията без непрекъснато действие на лазерите.
Високоенергийни лазери обстрелват мишена, съдържаща термоядрено гориво в съоръжението на NIH. Кредит: Lawrence Livermore National Laboratory/National Ignition Facility.
По време на експериментите с термоядрен синтез в NIH обаче екипът забелязва нещо неочаквано: когато в реактора започва да се образува плазма, получените йони изглежда имат по-голяма енергия от предвидената според съществуващата теория.
"Наблюдаваме отклонение от зависимостта, очаквана за плазма, където разпределението на относителната кинетична енергия на йоните е по Максуел-Болцман", отбелязват авторите в неотдавнашната си статия, позовавайки се на скоростите на частиците в газовете, където се осъществява обмен на енергия при сблъсъка им в нагрята среда.
Авторите отбелязват, че такива условия са "когато плазмата започва да гори" по време на реакциите на термоядрен синтез.
И така, какво всъщност означава това на пръв поглед необичайно поведение на йоните? Тъй като наблюдаваното поведение на йоните представлява такова отклонение от това, което сегашните модели биха предвидили, то предполага, че има нещо нередно в настоящата теоретична рамка.
Въпреки това, освен че изисква актуализиране и преразглеждане на сегашната теория, тя може да предостави възможност на изследователите, тъй като актуализирането на съществуващите модели може най-накрая да им помогне да установят какво е пречело на устойчивото запалване при термоядрен синтез по време на предишни експерименти.
"Разбирането на причината за това отклонение от хидродинамичното поведение може да бъде важно за постигането на стабилно и възпроизводимо запалване", пишат авторите.
Справка: Hartouni, E.P., Moore, A.S., Crilly, A.J. et al. Evidence for suprathermal ion distribution in burning plasmas. Nat. Phys. (2022). https://doi.org/10.1038/s41567-022-01809-3
Източник: Defying Current Theories, Researchers Say Something ‘Unexpected’ Has Been Observed During Fusion Experiments, The Debrief
Още по темата
Космос
Вселената може да се оформя от магнетизма. Дали това ще направи тъмната материя излишна?
Физика
Съоръжението за синтез JET постави нов световен енергиен рекорд при условия, подобни на ITER
Физика
На крачка от термоядрен синтез, даващ повече енергия от доставената
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари