Fusion Deneyleri Break-Even Goal'A Daha Yakın

{h1}

Fizikçiler, deuterium ve trityum çekirdeklerini parçalamak için modifiye edilmiş lazer darbeleri kullanarak füzyon gücünün kopma hedefini gerçekleştirmeye bir adım daha yakın olabilirler.

Füzyon enerjisi, zor bir hedef olduğunu kanıtladı - çalışan bir şaka, insanlığın pratik bir santralden 20 yıl uzakta olduğu ve 60 yıldır olduğu.

Değişebilir, John Edwards, Ulusal Ateşleme Tesisi'nin atalet hapsi füzyonu ve yüksek enerjili yoğunluk bilimine yardımcı direktör dedi.

Journal Physics of Plasmas dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir makalede Edwards, NIF bilim adamlarının gitmesi gerekenden daha fazla enerji üreten tepkilere yaklaştıklarını ve nükleer füzyon gerçekleştirmenin önündeki engellerin temel fizikten ziyade mühendislik problemleri içerdiğini eklediklerini söyledi.

Fusion enerjisi, güneşin parlamasını sağlayan aynı güç kaynağından yararlanır. Ağır elementler oluşturmak ve enerjiyi serbest bırakmak için atom çekirdeğini (atomların protonları ve nötronları) bir araya getirmeyi içerir. Güneş gibi yıldızlar içinde füzyon, güneşin merkezindeki protonları helyum haline getirmek için kullanılan hidrojen gazının ağırlığına bağlı olarak ortaya çıkar. Füzyon, bir atomun kendiliğinden bozulduğu (radyoaktif bozunma süreci) ve enerjiyi serbest bıraktığı mevcut nükleer santrallerde kullanılan fisyon reaksiyonlarından farklıdır. [Bilim Gerçeği veya Kurgu? 10 Bilim Kurgu Kavramının Makuliyeti]

Fisyonun radyoaktif yan ürünlerinin aksine, füzyon enerji santralleri radyoaktif atık içermeyen çok fazla enerji vaat ediyor; Birçok füzyon reaksiyonunda ürün helyumdur.

Enerji yapmak?

Füzyon reaksiyonları yaratmak için, NIF bilim adamları lazerleri hohlraum'a veya altından yapılmış içi boş bir silindire ateşler. Lazer darbeleri, saniyenin bir milyarda biri, döteryumla dolu (ekstra bir nötronla birlikte hidrojen) ve trityum (iki ekstra nötronla birlikte hidrojen) ile dolu küçük bir küreye çarptı.

Lazer ışınları hohlraya çarptığında, altın çok güçlü X ışınları yayar, bunlar kürenin metal yüzeyini buharlaştırırlar. Bu buharlaşma, döteryum ve trityum üzerinde büyük bir baskı yaratır ve hidrojen atomlarını helyuma, artı bir nötrona parçalayarak füzyonu indükler.

Sorun, kürenin yüzeyindeki küçük kusurların bile döteryum üzerindeki baskının ve trityumun bile etrafta bile mükemmel olmadığı anlamına gelmesidir. Sonuç? Edwards, WordsSideKick.com'a "Bir kirpi gibi patlar," dedi. Bu dengesiz "ters patlama", enerji atığına neden olur ve böylece sisteme daha fazla enerji konur.

Ancak, daha iyi çekimler elde etmek için NIF ekibi, etkinin nasıl azaltılacağını anladı. Zaman içinde taşınan enerji miktarını değiştirmek için lazer darbelerinin şeklini değiştirmek anlamına geliyordu. Edwards grubu, şekli eskisinden daha farklı bir şekilde değiştirerek ve darbeleri daha kısa hale getirerek - 15 nanosaniye yerine 10 nanosaniyede - daha fazla kürenin daha düzgün bir şekilde yer değiştirmesini sağladığını buldu.

NIF, füzyon reaksiyonundan çıkan enerji miktarının, çarpışmadan gelen kinetik enerji tarafından verilen değere eşit olduğu "bilimsel kırılma noktası" na yaklaştı. (Lazerin enerjisi hesaplamada sayılmaz). Şu anda, NIF kurulumundan çıkan enerji miktarı, konulanın yaklaşık yüzde 80'i.

Edwards, patlamanın ince ayarını yapmak için daha fazla deney olacak.

Bunların hiçbiri füzyon temelli bir elektrik santrali ile sonuçlanmayacak. Ancak Edwards, bunun aslında bir nokta olmadığını belirtti - en azından henüz değil. Kısmen, amaç, kendi kendini sürdürebilen füzyon reaksiyonlarının işe yaraması için gerekli olan patlamaları kontrol etmenin bir yolunu bulmaktır.

Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı direktörü Stewart Prager, “NIF bir füzyon topağını tutuşturmak için üretilmiştir” dedi. "Aslen belirttikleri zamana kadar almadılar, ama ilerleme kaydettiler." NIF 2008 yılında inşa edildi; orijinal görevi 2012 yılında ateşlemeyi - kırılma noktası - başarmaktı.

Füzyonun geleceği

Edwards ayrıca, en azından fiziğin, bilgisayar simülasyonlarının ve teorilerinin yapacaklarını söylediğine dikkat çekti. Bu, küreler içinde neler olduğunu tanımlamak için yeni fizik teorilerine ihtiyaç duymak yerine bir mühendislik problemine işaret eder. [Fizikte En Büyük 9 Çözünmeyen Gizem]

Füzyon reaksiyonları oluşturmada başka yöntemler vardır. Tokamak olarak adlandırılan en iyi bilinen yöntem, plazmaları ya da milyonlarca dereceye kadar ısıtılan gazı sabitlemek için manyetik alanlar kullanır. Güney Fransa'da inşa edilen Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör veya ITER, bu tekniği inceleyecek. Yıllar boyunca düzinelerce deneysel füzyon reaktörleri inşa edilmiştir; ama onlar enerji santralleri olarak değil, araştırma için tasarlandılar. ITER kendi kendini sürdüren tepkiler üretmek için tasarlanan ilk kişi olacak, ama 2020'lere kadar ilk gerçek dünya deneylerini bile başlatamayacak.

Bu bizi füzyon deneylerinin büyük eleştirisine getiriyor - makul bir zaman diliminde faydalı bir şey vermeyeceklerini. Hem NIF hem de ITER pahalı: NIF 3,5 milyar dolarlık bir projedir, oysa ITER'nin 17,5 milyar dolara mal olduğu tahmin edilmektedir. Füzyon araştırması genellikle 1960'lardan beri yürütülmektedir.

NIF, ateşlemeyi başarsa bile teknik engeller vardır. Füzyon reaksiyonları NIF, tüm ürün nötronlarını araştırıyor. Elektriksel yükü olmayan nötronlar, düzgün bir şekilde korunmayan materyallerden geçebilir. Fakat diğer atomlara çarptıklarında, onları parçalayabilir veya radyoaktif maddelere ne isabet ettiklerini yaparlar; Metalleri bile zayıflatabilirler.Bu, radyoaktiviteyi ortadan kaldırma vaadini yerine getirmek için, döteryum reaksiyonları, döteryum ve trityum için olduğu gibi, nötron füzyonunu içeremez. Öte yandan, nötronlar ekstra enerji kaynağı olabilir - en az bir füzyon reaktör tasarımı, reaktör duvarlarını nötronlardan korumak ve ısılarını uzaklaştırmak için bor ve lityum florür tuzlarını kullanır. türbinleri buharla sürün.

Texas Üniversitesi Füzyon Çalışmaları Enstitüsü müdürü François Waelbroeck, şu anda incelenen tip olan döteryum-trityum füzyonu ile ilgili problemler olsa da, bilim adamlarının bu reaksiyon çalışmasını yapmayı öğrendiklerinde nötron yaymayan reaksiyonlara devam et. Bu gibi reaksiyonlar lityum veya bor içerir.

Bazı küçük şirketler de füzyon gücü araştırmasıyla uğraşmaktadırlar - bunlardan biri, EMC2 denilen bir araştırmanın sonuçları için ABD Donanması'ndan finansman sağlamıştır, ancak sonuçları hakemli dergilerde yayınlamamıştır. Tri-Alpha Energy, General Fusion ve Lawrenceville Plasma Physics gibi başkaları da çeşitli deneyler yürütüyorlar, ancak hiçbir şirket bir çalışma tesisi gibi bir şey yapmamış veya kendi kendini idame ettiren tepkiler sağlamamıştır. Tüm şirketler nötron üretmeyen füzyon reaksiyonlarına odaklanıyor.

Yine de, Edwards iyimser. “Amacımız, ateşlemenin mümkün olduğunu göstermek” dedi. "Çok büyük miktarda ilerleme kaydettik ve hesaplamalarımızın, tam ateşleme yoksunluklarından biraz daha az talep edilen bir rejimde neler olması gerektiğini söylediklerine ulaşmaya çok yaklaşıyoruz."

Takip et WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. WordsSideKick.com hakkındaki orijinal makale.


Video Takviyesi: .




TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com