Wyjaśnienie: fuzja jądrowa i niedawny przełom

Fuzja jądrowa jest definiowana jako połączenie kilku małych jąder w jedno duże jądro z następującym po nim uwolnieniem ogromnych ilości energii.

Wnętrze komory docelowej National Ignition Facility. Po lewej stronie widoczny jest moduł serwisowy, w którym znajdują się technicy. Pozycjoner celu, który trzyma cel, znajduje się po prawej stronie.

We wtorek Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii ogłosiło, że eksperyment przeprowadzony w National Ignition Facility dokonał przełomu w badaniach nad syntezą jądrową. W eksperymencie lasery zostały użyte do podgrzania małego celu lub granulek paliwa. Te granulki zawierające deuter i tryt stapiały się i wytwarzały więcej energii. Zespół zauważył, że udało im się osiągnąć wydajność przekraczającą 1,3 megadżuli.

Prof. Jeremy Chittenden, współdyrektor Center for Inertial Fusion Studies w Imperial College London, powiedział BBC.com: Megadżul energii uwolnionej w eksperymencie jest rzeczywiście imponujący pod względem fuzji, ale w praktyce jest to odpowiednik wymaganej energii gotować czajnik.

Czym dokładnie jest fuzja jądrowa?

Fuzja jądrowa jest definiowana jako połączenie kilku małych jąder w jedno duże jądro z następującym po nim uwolnieniem ogromnych ilości energii. Synteza jądrowa zasila nasze słońce, a wykorzystanie tej energii może zapewnić nieograniczoną ilość energii odnawialnej. W książce Comprehensive Energy Systems z 2018 r. zauważono: Energia syntezy jądrowej jest dobrym wyborem jako energia podstawowego obciążenia w przyszłości, z wieloma zaletami, takimi jak niewyczerpalność zasobów, nieodłączne bezpieczeństwo, brak długożyciowych odpadów radioaktywnych i prawie zerowa emisja CO2.

Jak dokonano nowego przełomu?

Zespół zastosował nową diagnostykę, poprawił precyzję lasera, a nawet wprowadził zmiany w projekcie. Zaaplikowali energię lasera na granulki paliwa, aby je ogrzać i zwiększyć ciśnienie w warunkach podobnych do tych w centrum naszego Słońca. To wywołało reakcje fuzji.

Reakcje te uwalniały dodatnio naładowane cząstki zwane cząstkami alfa, które z kolei ogrzewały otaczającą plazmę. (W wysokich temperaturach elektrony są wyrywane z jąder atomowych i stają się plazmą lub zjonizowanym stanem materii. Plazma jest również znana jako czwarty stan materii)

Podgrzana plazma uwalniała również cząstki alfa i miała miejsce samopodtrzymująca się reakcja zwana zapłonem. Zapłon pomaga wzmocnić energię wyjściową z reakcji syntezy jądrowej, co może pomóc w zapewnieniu czystej energii w przyszłości.

8 sierpnia zespół odnotował wydajność energetyczną ponad 1,3 megadżuli. Odkrycia nie zostały jeszcze opublikowane w recenzowanym czasopiśmie.

Jest to duży przełom, ponieważ moc wyjściowa jest wyższa niż poprzednia najwyższa osiągnięta energia. Wcześniej programy do fuzji laserowej napotykały kilka trudności, ponieważ nie byliśmy w stanie w pełni zrozumieć plazmy. Teraz nowe technologie utorowały drogę tym niesamowitym odkryciom, a także dają nam nadzieję, że jesteśmy we właściwym kierunku, mówi dr G Ravindra Kumar z laboratorium laserowego ultrakrótkiego impulsu o wysokiej intensywności w Instytucie Badań Podstawowych Tata w Bombaju.

Dr Ravindra Kumar, który nie był zaangażowany w eksperyment, dodał, że potrzebne są dalsze badania, aby osiągnąć próg rentowności elektrowni. Aby elektrownia działała pomyślnie, musimy generować znacznie więcej energii. Niemniej jest to duży krok naprzód i przełom technologiczny – dodaje.

Dr Aidan Crilly, pracownik naukowy w Center for Inertial Fusion Studies at Imperial, zauważył w komunikacie: Odtworzenie warunków w centrum Słońca pozwoli nam badać stany materii, których nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie stworzyć w laboratorium , w tym te znalezione w gwiazdach i supernowych… Moglibyśmy również uzyskać wgląd w stany kwantowe materii, a nawet warunki coraz bliższe początku Wielkiego Wybuchu – im goręcej, tym bliżej pierwszego stanu Wszechświata .

Biuletyn Informacyjny| Kliknij, aby uzyskać najlepsze objaśnienia dnia w swojej skrzynce odbiorczej

Podziel Się Z Przyjaciółmi: