Импульсный термоядерный синтез перевели на жидкое топливо

Импульсный термоядерный синтез перевели на жидкое топливо

Ученые из центра National Ignition Facility в Калифорнии, занимающегося исследованиями в области инерциального термоядерного синтеза, провели эксперименты с новым типом мишеней, в которых слой из замороженной дейтериево-тритиевой смеси был заменен на жидкий аналог. В результате удалось добиться снижения необходимой на нагрев мишени мощности лазерного излучения примерно в два раза и согласования экспериментальных данных с расчетными моделями. Статья, посвященная исследованию, опубликована в журнале Physical Review Letters, кратко о ней рассказывается на сайте журнала Physics.

В отличие от квазистационарных систем, где удержание плазмы осуществляется магнитным полем, в инерциальном термоядерном синтезе топливная смесь удерживается в течение короткого времени собственными силами инерции. В NIF для нагрева специальной капсулы или «хольраума» с заключенной в ней сферической мишенью, содержащей топливо, используется энергия 192 лазеров, общая мощность которых оценивается в 500 тераватт. При взаимодействии материала «хольраума» с лазерным импульсом, поверхность мишени испаряется, образует плазменную корону и обжимает холодную середину мишени образующейся ударной волной. В момент максимального сжатия и нагрева в центре начинаются реакции термоядерного синтеза с образованием альфа-частиц, которые дают дополнительный прогрев мишени. В итоге процесс термоядерного горения распространяется из центра мишени к ее периферии. 

При этом сферическая мишень, имеющая диаметр всего в 2 мм, является дорогостоящим и сложным элементом. Она состоит из внешнего слоя, поглощающего излучение лазеров и генерирующего ударную волну, который изнутри покрыт слоем замороженной дейтериево-тритиевой смеси, толщиной в 70 мкм. Центральная часть мишени заполнена парами D-T смеси.

До сих пор основной трудностью в экспериментах по инерционному синтезу была и остается асимметрия нагрева мишени рентгеновским излучением, которая не позволяет достичь высоких параметров сжатия и запустить самоподдерживающуюся реакцию. В качестве одного из вариантов решения этой проблемы ученые попробовали заменить слой льда из D-T смеси аналогичным по составу жидким слоем. По задумке физиков, это позволило бы увеличить давление паров топливной смеси в центральной части мишени и уменьшить влияние асимметрии нагрева и неустойчивостей на параметры плазмы.  Что, в свою очередь, позволило бы получить более горячую и плотную плазму.

В результате удалось добиться уменьшения размеров «горячего пятна» в котором происходят реакции синтеза на 30 процентов и увеличения создаваемого в нем давления плазмы на 40 процентов по сравнению с предыдущими экспериментами. При этом был получен большой выход нейтронов, а мощность, затрачиваемая на нагрев, уменьшилась практически вдвое. 

Вдобавок полученные данные хорошо согласуются с результатами проведенных моделирований. Эти исследования позволят создать новую экспериментальную базу по выявлению зависимости между размерами «горячего пятна» и затратами на его создание, а также новых методов диагностики параметров образующейся плазмы.

Александр Войтюк

N+1

Похожие новости:
В КНР начата разработка гибридного термоядерного реактора
Китайские ученые начали работы по созданию гибридного термоядерного реактора типа «деление-синтез». Об этом сообщает The South China Morning Post. Проект осуществляется в стенах секретного научно-исследовательского центра инженерно-физической академии в провинции Сычуань, специализирующегося на создании ядерного оружия. Планируется, ..
2015-07-18 3826 0 Технология
0
Энергия термоядерного синтеза превысила поглощенную
Ученым Ливерморской национальной лаборатории удалось провести термоядерный синтез, в котором выделенная топливом энергия превзошла поглощенную. Результаты экспериментов, проведенных в Национальном комплексе зажигания (NIF) в августе, сентябре и ноябре 2013 года, публикует Nature. Кратко предыстории ..
2014-02-14 1421 0 Технология
0
США совершили революцию в области термоядерного синтеза
Физикам из Массачусетского технологического института, работавшим на токамаке Alcator C-Mod, удалось добиться самого высокого давления плазмы за всю историю наблюдения. О результатах работы исследователи сообщили на саммите Международного агентства по атомной энергии в Японии. Кратко об этом рассказывается на сайте ..
2016-10-18 11995 0 Технология
0
Международный термоядерный реактор построили наполовину
Международный термоядерный экспериментальный реактор ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, ИТЭР) наполовину построен, сообщает Daily Mail.«Стакан наполовину полон, а не пуст», — отметил Тони Донн из EUROfusion — консорциума европейских исследовательских организаций и университетов, предоставляющих научные рекомендации ..
2017-12-09 95 0 Технология
0
Россия предложила Китаю участвовать в строительстве ядерного реактора будущего
Директор Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» член-корреспондент Российской академии наук (РАН) Михаил Ковальчук предложил китайским физикам сотрудничество в строительстве гибридного ядерного реактора будущего, сообщают РИА Новости. В такой установке термоядерная реакция синтеза используется ..
2014-10-17 1501 0 Технология
0
Запуск многомиллиардного международного термоядерного реактора отложен
Запуск проекта ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor — Международный термоядерный экспериментальный реактор) стоимостью несколько миллиардов долларов отложен на шесть лет. К такому решению, как сообщает Science News, пришел совет управляющих проекта.Работы в рамках ИТЭР ..
2015-11-22 2874 0 Технология
0
В MIT разрабатывают компактный термоядерный реактор
Управляемый термоядерный синтез часто пророчат в качестве замены классическим АЭС и даже ископаемому топливу, но, несмотря на ряд серьёзных успехов, ни одного рабочего прототипа такого реактора пока продемонстрировано не было. Строительство же первого международного термоядерного реактора ITER всё ещё находится на ранних ..
2015-08-17 3728 0 Технология
0
Разработан экологически чистый термоядерный реактор
Научный сотрудник Политехнического университета Мадрида (UPM) запатентовал проект термоядерного реактора с инерционным удержанием. Помимо использования для выработки электроэнергии в растениях, он может быть применен для ускорения движения судов, сообщает «Новости Украины». Это изобретение является результатом работы, ..
2013-01-15 1527 0 Технология
0
Ученые научились делать нефть из водорослей
Американские ученые из Тихоокеанской национальной северо-западной лаборатории Министерства энергетики США создали быстрый процесс превращения водорослей в нефть. Такой процесс преобразования в природе занимает миллионы лет. Ученые делают переработку в лаборатории за несколько десятков минут. Процесс создания сырой ..
2013-12-21 1597 1 Технология
0
Корабли и самолеты будут заправляться водой из океанов
Новые технологии обеспечат флот топливом, без необходимости выстраивать сложную логистическую цепочку и закупать нефть. Заправка военных кораблей в открытом море является сложным и дорогостоящим процессом. Американская Военно-морская исследовательская лаборатория (NRL) планирует решить эту проблему, добывая топливо ..
2012-10-2 1627 0 Технология
0
В России рассказали о ходе строительства международного термоядерного реактора
Только Россия и Китай в срок выполняют свои обязательства по международному проекту термоядерного реактора (ИТЭР). Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на заместителя генерального директора «Росатома» Вячеслава Першукова. Он также напомнил, что Россия играет ключевую роль в реализации проекта. Так, ..
2014-12-23 8704 0 Технология
1
В США назвали сроки запуска первого коммерческого термоядерного реактора
Частная американская компания Tri Alpha Energy пообещала создать первый коммерческий работающий термоядерный реактор уже к 2027 году. На эти цели фирма получила инвестиции в размере 500 миллионов долларов. О перспективах компании ее главный инженер Михль Биндербауэр рассказал PBS (Public Broadcasting ..
2017-01-25 3719 0 Технология
0
Тюменские ученые создали новое экологичное топливо
По сообщению ИА «Тюменская линия», тридцатилетняя разработка нового топлива увенчалась успехом. Учёные Тюмени разработали новый вид топлива, который будет экологичнее и намного дешевле бензина. Так называемое твёрдое топливо открыто в Тюменском нефтегазовом университете (ТюмГНГУ) и может стать ..
2013-03-2 4241 0 Технология
0
Инерциальный термоядерный синтез ускорят турбулентностью
Физики из Принстонского университета показали, что ранее считавшаяся нежелательной турбулентность разогретой плазмы при осуществлении инерциального термоядерного синтеза может быть полезной. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Принстонская лаборатория физики плазмы.В проведенном ..
2016-03-17 1214 0 Технология
0
В России построят самый мощный лазер в мире
Самая мощная в мире лазерная установка двойного назначения может появиться в России. Как сообщил научный руководитель Российского федерального ядерного центра Ильдар Илькаев, аналогичный проект сейчас заканчивает Франция, а в США такой лазер уже работает."Руководство страны приняло решение ..
2012-02-11 5156 6 Технология
0