Az egyesült államokbeli Los Alamos Nemzeti Laboratórium tudósai folyékony hidrogén használatát javasolják a körülmények megkönnyítése és a magfúzió régóta várt tiszta energiájának megszerzése érdekében. Ez egy végleges lépés lehet a tartós reakció első elérése felé.

üzemanyag

Publikálva 2016.12.14. 08:00 Frissítve

A Naphoz hasonló csillagok hatalmas mennyiségű energiát termelnek korlátozott tömegből, mert az őt alkotó atomok, főleg hidrogén, összeolvadva héliumot képeznek, és sok energiát szabadítanak fel a folyamat során. A maghasadással ellentétben, amelyben egy nehéz atom, például az urán megtörik (hasadás), a magfúzió elvileg nem generál radioaktív termékeket. Jelenleg nagy projektek folynak, amelyek megpróbálják reprodukálni azt, amit a Nap a Földön csinál két technikát alkalmazva, főleg a mágneses elzárást, például az ITER projektet (Franciaországban), és inerciális bezárás, mint például a NIF (National Ignition Facility, Kaliforniában), a tiszta és bőséges energia megszerzésének gondolatával.

Inerciális bezárásos fúzió esetén több száz lézer röntgensugarat produkál az ütés minden oldalról egy üreges üzemanyag-kapszulába (hidrogén-izotópok), annak beágyazása céljából. Ha a központban elért nyomás elég nagy, akkor az üzemanyag magok összeolvadnak egy olyan reakcióban, amely már képes önmagát fenntartani.. A mágneses bezárásban elektromágneses mezőket használnak a forró plazma korlátozására.

Amint azt egy perccel ezelőtt mondtuk, inerciális elzártságban az a stratégia, hogy nagy energiájú lézereket használjunk fűtésre és gyorsan összenyomunk egy hidrogén kapszulát. A hidrogén helyben tartása érdekében a kapszula általában fagyasztott hidrogénből áll. Most egy új munka szerint folyékony hidrogén használható, amely a kezdeti feltételek kissé kevésbé igényessé tételén kívül (a hidrogén -259 ºC-on szilárdtá válik, míg -253 ºC-on folyékonyvá válik) megkönnyítheti a fúziós körülmények elérését. A NIF-en végzett kísérletek olvadási hőmérsékleteket érnek el, kiindulási anyagként nehéz hidrogén folyékony keverékét alkalmazva.

2009 és 2012 között a NIF nehéz hidrogén jégréteget tartalmazó kapszulákat használt

A NIF a 2009 és 2012 közötti kezdeti kampány során jégréteget tartalmazó kapszulákat használt deutérium. Ezekkel a kísérletekkel sikerült fúziót előállítani, de nem olyan sebességgel, amely lehetővé tette volna az önfenntartását., részben azért, mert a röntgensugárzás aszimmetriája megakadályozza a szükséges nagy üzemanyag-tömörítés elérését. Most R.E. Olson, a Los Alamosi Nemzeti Laboratóriumtól és munkatársai olyan folyékony réteggel kísérleteztek, amely kevesebb összenyomást igényel, mint a jég.

A tesztek elvégzéséhez a kutatók egy speciális habot használtak, amely elnyeli a folyékony hidrogént, és szimmetrikus gömb alakú réteget képez. a kapszula falán. Amikor a kapszulát csökkentett teljesítményű lézereknek tették ki, a kapszula elérte a beolvadási hőmérsékletet, amely elegendő volt a fúziós reakció elindításához, amit a mért neutronfluxus bizonyít (hasonlóan a jégkísérletekhez).

A következő, jelenleg a fejlesztési fázisban lévő lépés megvizsgálja, hogy a teljes teljesítményű lézerek képesek-e elérni az önfenntartó fúziós reakciót.

Hivatkozás: R.E. Olson és mtsai (2016) Első folyadékréteg inerciális bezárási fúziós hatásai a nemzeti gyújtóüzemben Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.117.245001

* Ez a cikk a „Proxima” része, az UPV tudományos kultúrájának elnöke és a Next együttműködésével heti együttműködésben. Ha többet szeretne megtudni, mindenképpen keresse fel a Tudományos Kultúra Jegyzetfüzetét.