Физики провели термоядерные реакции без нейтронного излучения

Физики провели термоядерные реакции без нейтронного излучения

Группа французских и американских исследователей смогла зажечь термоядерную реакцию без появления нейтронного излучения. Для этого ученые использовали импульсные лазеры и мишень из бора, в которую врезались выбитые лазерным лучом протоны. О деталях эксперимента и возможных преимуществах перед традиционно используемой в термоядерных исследованиях дейтерий-тритиевой плазмой сообщается в статье физиков в журнале Nature Communications.

Специалисты из лаборатории практических исследований лазеров высокой интенсивности LULI (Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses) использовали мишень из бора с естественным соотношением изотопов: двадцать процентов бора-10 и 80 процентов бора-11. На эту мишень под углом в 45 градусов направляли импульс красного лазера продолжительностью около полутора наносекунд. Благодаря системе фокусировки луч сжимался до одной десятой миллиметра и превращал поверхность мишени в состоящую из ионов бора плазму.

Затем, через еще одну наносекунду, с другой стороны в сторону мишени выстреливали импульсом другого лазера, дававшего вспышку красного цвета продолжительностью всего одна пикосекунда (10-12 секунды). Этот второй импульс попадал в установленную перед мишенью полоску алюминиевой фольги, из которой выбивался пучок протонов: именно эти частицы врезались в облако борной плазмы и вступали в термоядерную реакцию.

Важной особенностью реакции протонов с бором-11 было то, что на выходе получались возбужденные ядра бериллия-8 и одна альфа-частица (ядро атома гелия): 11B + p = 8Be* + 4He. Затем бериллий-8 разваливался еще на две альфа-частицы, причем суммарная энергия трех получающихся ядер гелия была больше суммарной энергии исходного протона и ядра атома бора. Альфа-частицы такой энергии поглощаются алюминиевой фольгой (и ученые использовали фольгу для проверки детекторов: закрыв приборы, они перестали регистрировать частицы), в то время как наиболее активно исследуемые реакции дейтерия с тритием дают на выходе плохо поглощаемые нейтроны.

Теоретически, бор-протонная реакция могла бы иметь перед дейтерий-тритиевой целый ряд преимуществ. Прежде всего, альфа-излучение не надо специально экранировать: поскольку его задерживает фольга, металлический корпус вакуумной камеры установки даст защиту даже больше той, которая необходима. Кроме того, тритий радиоактивен, его надо специально синтезировать (стоимость достигает тысяч долларов за грамм), а бора на Земле довольно много.

Сами ученые утверждают, что в ближайшее время говорить о развитии бор-протонной термоядерной энергетики не приходится, несмотря на то, что им удалось на несколько порядков повысить интенсивность реакций по сравнению с предыдущими опытами других групп. По словам исследователей, первоочередное значение их работа имеет для моделирования процессов внутри звезд в земных лабораториях. Но в то же время независимый эксперт, мнение которого приводит Nature News, французский физик Жерар Мору, считает необходимым подождать появления более эффективных и компактных лазеров. По его словам, использованный учеными метод выгодно отличается своей простой. Он требует точной синхронизации двух лазеров с разной продолжительностью импульса (отклонение от интервала в несколько десятых наносекунды резко снижает интенсивность реакции), но зато не требует сложнейших установок вроде той, которая была построена в Национальном центре лазерных термоядерных реакции (National Ignition Facility) в США.

Физики NIF намеревались при помощи сверхмощных импульсных лазеров запустить в дейтерий-тритиевой смеси термоядерную реакцию с выделением энергии в большем количестве, чем потребляется самими лазерами. Эта цель, несмотря на оптимистичные прогнозы, так и не была достигнута и сейчас работа NIF приостановлена.

Источник: lenta.ru

Похожие новости:
На шаг ближе к управляемому термоядерному синтезу
Используя систему подогрева, физики впервые преуспели в предотвращении возникновения нестабильностей, разработав инновационную технологию, которая является важной ступенью на пути к созданию Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER). Ученым удалось достичь важной вехи: они остановили рост нестабильностей ..
2012-01-23 1992 0 Технология
0
Рекорд эффективности термоядерного синтеза побили в миниатюрном реакторе
Физики из Университета Рочестера достигли с помощью установки OMEGA условий, которые позволят в пять раз побить существующий рекорд энергии, выделяемой в инициируемой лазерами термоядерной реакции. Для этого потребуется масштабировать эксперимент до размеров другого известного реактора — NIF (National Ignition ..
2016-09-08 11905 0 Технология
0
Ускоритель частиц испытали как аннигилятор радиоактивных отходов
Европейская исследовательская команда сделала на этой неделе важный шаг на пути к разработке технологий утилизации высокорадиоактивных и долгоживущих ядерных отходов с применением необычной комбинации ядерного реактора и ускорителя частиц. Вчера команда сообщила об успешном испытании исследовательского реактора Гиневра ..
2012-01-23 2221 0 Технология
0
Физики создали самые точные в мире атомные часы
Физики из США и Сингапура создали самые точные на сегодняшний день атомные часы в мире. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Livescience. Новые часы могут ошибиться на одну секунду за 15 миллиардов ..
2015-04-23 2161 0 Технология
2
Физики создали рекордно быструю вспышку света
Физики из Университета Центральной Флориды и Института физики Китайской академии наук разработали технологию, позволяющую создавать вспышки лазерного света длительностью всего около 53 аттосекунд. Это настолько короткие промежутки времени, что свет успевает преодолеть за них тысячную долю толщины ..
2017-08-14 19547 0 Технология
0
В США сообщили о прогрессе в инерциальном термоядерном синтезе
Физики из США, Японии и Франции сообщили о прогрессе в инерциальном управляемом термоядерном синтезе, достигнутом в расположенном в Ливерморской национальной лаборатории комплексе лазерных термоядерных реакций. Результаты исследований авторы опубликовали в Nature Physics, а кратко о них сообщается на сайте Phys.org.При помощи ..
2016-01-19 1548 0 Технология
0
Росатом проектирует термоядерную батарейку
Курчатовский институт и госкорпорация Росатом ведут работы над созданием космической термоядерной батарейки. Согласно сообщению АРМС-ТАСС, Курчатовский институт и Росатом проектируют новое поколение атомных реакторов мегаваттного класса, так называемые термоядерные батарейки. Сфера применения разработки российских ..
2013-04-27 2533 0 Технология
0
Китайские термоядерщики получили рекордную температуру
Физики в Китае на термоядерном реакторе Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) получили рекордную для аналогичных установок температуру в 49,99 миллиона градусов по Цельсию. Об этом сообщает издание South China Morning Post.Полученная водородная плазма в EAST в три раза горячее ..
2016-02-05 1900 0 Технология
1
В Японии разработали новую нанометодику лечения рака
Специалисты Токийского университета во главе с профессором Кадзунори Катаока разработали новую методику подавления раковых опухолей с помощью микроскопических нанокапсул с особым химическим наполнителем. Методика уже показала свою эффективность в ходе лабораторных экспериментов, и в течение нескольких лет, как уверяют ее разработчики, ..
2015-06-23 3002 0 Технология
1
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 2169 0 Технология
0
Кремний и вода дадут водород в 150 раз быстрее
Сверхмаленькие частицы кремния, вступая в реакцию с водой, практически мгновенно производят водород. Таковы результаты исследования, проведенного учеными из университета Буффало. В ходе серии экспериментов ученые создали сферические кремниевые частицы около 10 нанометров в диаметре. Объединенные с водой, ..
2013-01-26 2998 0 Технология
0
В американскую Z-машину ввели тритий
Физики начали использовать тритий в качестве топлива для Z-машины, одного из крупнейших в мире источников рентгеновского излучения, предназначенного для сжатия и нагрева термоядерного топлива. Об этом сообщает Daily Mail.Тритий, наряду с дейтерием, применяется в августе 2016 года. В течение ближайших ..
2016-11-16 7406 0 Технология
0
Российские физики научили наночастицы выполнять логические операции
Коллектив, состоящий из четверых российских ученых, создал биороботов, которые способны производить логические операции вне клетки. Физики из Москвы опубликовали результаты своего исследования в журнале Nature Nanotechnology, импакт-фактор которого один из самых высоких в мире и равен 33. Ученым ..
2014-08-18 1637 0 Технология
0
Ученые научились управлять памятью при помощи излучения
Физики из Франции и Германии изучили тепловую память и возможность управления ею при помощи излучения. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале Physical Review Letters. В качестве физической реализации тепловой памяти ученые предложили использовать пару небольших тонких ..
2014-08-18 1472 0 Технология
0
Физики научились «гравировать» электрические цепи в кристаллах
Ученые из Университета штата Вашингтон научились с помощью лазерного луча создавать электрические цепи в кристалле титаната стронция. В этом им помог эффект устойчивой фотопроводимости, при которой сопротивление материала падает в сотни раз при облучении светом и остается низким в течение долгого времени. Получившиеся электропроводные цепи в металле ..
2017-08-02 35898 0 Технология
0