 Новая методика, позволяющая контролировать процесс, называемый «быстрым зажиганием», может стать жизненно важным шагом на пути к жизнеспособному методу создания управляемого термоядерного синтеза.
Термоядерный синтез, в котором ядерная реакция становится самоподдерживающейся, является одной из самых больших надежд на новое поколение чистой, дешевой энергетики. Но в то время как реакция были замечена в ядрах термоядерного оружия, она все еще должна быть достигнута контролируемым образом в реакторе.
Одна из возможностей для развития технологий известна как быстрый процесс зажигания. Этот двухэтапный процесс использования лазера сначала использует сотни лазеров для сжатия термоядерного горючего, и затем использует лазер высокой интенсивности, чтобы быстро нагреть сжатое топливо.
Это метод с наименьшей энергии для потенциального создания ядерного синтеза, но для того, чтобы он имел успех, энергия лазера высокой интенсивности должна быть направлена прямо на плотную область сжатого топлива. Ранее не было известно, как это сделать, но теперь исследовательская группа под руководством ученых и инженеров из Университета Калифорнии, Сан-Диего и General Atomics нашла способ.
Новая методика мониторинга обеспечивает способ идентификации, где именно перемещается энергия лазера, когда он попадает в топливо.
Чтобы сделать это, медные трассеры добавляются в капсулу топлива. Когда лазер высокой интенсивности направляется на цель, он генерирует электроны высокой энергии, которые поражают трассеры и, в свою очередь заставляют их испускать рентгеновские лучи. Они могут быть отображены, чтобы показать, где исходит энергия от лазера, когда он попадает на целевой топливный элемент.
С информацией, предоставляемой системой рентгеновского мониторинга, исследователи смогли увидеть, какие целевые конструкции топлива и лазерные конфигурации производят наибольшую эффективность, когда они пришли к предоставлению энергии плотной части мишени, достигая рекордного уровня эффективности в 7 процентов - в четыре раза больше по сравнению с предыдущими экспериментами быстрого воспламенения.
Прежде чем исследователи разработали эту технику, их работа была подобно поискам в темноте. Теперь они могут лучше понять, где энергия осаждается, поэтому они могут исследовать новые экспериментальные проекты, чтобы улучшить доставку энергии к топливу.
Выводы исследователей закладывают основу для дальнейшего повышения эффективности, с 15 процентами энергии связи, прогнозируемой в экспериментах с использованием существующего лазерного драйвера мегаджоулевого масштаба, хотя это еще предстоит проверить экспериментально. По их надеждам новая работа откроет двери для будущих попыток улучшить быстрое зажигание.
|
