Термоядреният синтез отдавна се смята за най-добрия източник на енергия поради потенциала му да бъде безопасен, чист, достъпен и надежден. Термоядреният синтез възпроизвежда същия процес, който се случва на Слънцето.
От началото на 60-те години на миналия век изследователите проучват възможността за компресиране на термоядрен материал с мощни лазери за достатъчно дълго време и при достатъчно висока температура, за да се предизвика т.нар. "запалване".(ignition) - моментът, в който отделената енергия от инерционния синтез е по-голяма от енергията, доставена на мишената.
Учените постигат запалване в National Ignition Facility в Националната лаборатория "Лорънс Ливърмор" през декември 2022 г. Все още обаче има много препятствия, които трябва да бъдат преодолени, преди термоядрената енергия да стане технически и икономически осъществима за широко производство и използване.
Изследователи от Лабораторията за лазерна енергетика (LLE) към Университета в Рочестър за първи път демонстрират експериментално метод, наречен динамично формиране на обвивка, който може да помогне за постигането на целта за създаване на термоядрена електроцентрала.
"Този експеримент демонстрира възможността за прилагане на иновативна концепция за мишена, подходяща за достъпно и масово производство за инерционна термоядрена енергия", заявява Игор Игуменшчев (Igor Igumenshchev), старши научен сътрудник в LLE.
При традиционния метод за генериране на инерционна термоядрена енергия мишена, изработена от скромно количество водородно гориво - под формата на изотопите на водорода деутерий и тритий - се замразява в сферична обвивка. След това централното гориво се нагрява до изключително високи налягания и температури, като се подлага на лазерна атака върху обвивката. Когато тези обстоятелства са изпълнени, обвивката избухва в пламъци и преминава през термоядрен синтез.
Огромното количество енергия, което процесът произвежда, би могло да захранва електроцентрала без въглеродни емисии. Хипотетична електроцентрала за термоядрен синтез обаче би се нуждаела от близо милион мишени ежедневно. Производството на мишени сега включва процедура на замразяване, която е скъпа и отнема много време.
Алтернативна техника за изработване на мишени включва инжектиране на течна капка деутерий и тритий в капсула от пяна. Лазерните импулси карат капсулата да се превърне в сферична обвивка, преди да имплодира, да се разпадне и да се възпламени. Тъй като се използват течни мишени, динамичното изграждане на обвивката не изисква скъпото криогенно наслояване, което изискват традиционните техники за производство на инерционна енергия от термоядрен синтез. Тези мишени ще бъдат и по-лесни за осъществяване.
Валери Гончаров (Valeri Goncharov) първоначално представя динамичното създаване на черупки в изследване, публикувано през 2020 г., но все още е необходимо да се направят експерименти в подкрепа на теорията.
Игуменшчев, Гончаров и колегите им демонстрират решаваща стъпка в концепцията за динамична обвивка в умален експеримент за доказване на концепцията, използвайки лазера OMEGA на LLE за оформяне на сфера от пластмасова пяна в обвивка, която има същата плътност като деутериево-тритиево течно гориво.
Бъдещите изследвания ще се нуждаят от лазери с по-дълги и по-интензивни импулси, за да се генерира термоядрен синтез с помощта на техниката за формиране на динамична обвивка. Все пак настоящият експеримент показва, че динамичното формиране на обвивка може да бъде възможен път към по-реалистични термоядрени енергийни реактори.
"Комбинирането на тази концепция за мишена с високоефективна лазерна система, която в момента се разработва в LLE, ще осигури много привлекателен път към енергията от термоядрен синтез", отбелязва Игуменшчев.
Справка: I. V. Igumenshchev et al. Proof-of-Principle Experiment on the Dynamic Shell Formation for Inertial Confinement Fusion. Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.015102
Източник: A new method might enable the mass generation of fusion energy, ТechЕxplorist
Още по темата
Физика
Ядрен синтез: Има ли пробив и какво ще означава това?
Физика
Нещо „неочаквано“ е било наблюдавано по време на експерименти с термоядрен синтез
Физика
Ядрен синтез за първи път създаде повече енергия, отколкото изразходва
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари