Vedci dosiahli samoudržateľnú jadrovú fúziu... ale teraz ju nedokážu replikovať

(DrPixel/Getty Images)

Vedci potvrdili, že minulý rok po prvýkrát v laboratóriu dosiahli fúznu reakciu, ktorá sa sama udržiava (namiesto toho, aby zhasla), čím sme sa priblížili k replikácii jadrovej reakcie, ktorá poháňa Slnko.

Nie sú si však úplne istí, ako experiment zopakovať.

Jadrová fúzia nastáva, keď sa dva atómy spoja, aby vytvorili ťažší atóm, pričom sa uvoľní obrovský výbuch energie.



Je to proces, ktorý sa často vyskytuje v prírode, ale je veľmi ťažké ho replikovať v laboratóriu, pretože na udržanie reakcie potrebuje prostredie s vysokou energiou.

Slnko vytvára energiu pomocou jadrovej fúzie – rozbitím atómov vodíka dohromady za vzniku hélia.

Supernovy – explodujúce slnká – tiež využiť jadrovú fúziu za ich kozmické ohňostroje. Sila týchto reakcií je to, čo vytvára ťažšie molekuly ako železo.

V umelom prostredí tu na Zemi však teplo a energia majú tendenciu unikať chladiacimi mechanizmami, ako je röntgenové žiarenie a vedenie tepla.

Aby sa jadrová fúzia stala životaschopným zdrojom energie pre ľudí, vedci musia najskôr dosiahnuť niečo, čo sa nazýva „zapálenie“, kde mechanizmy samoohrievania prekonajú všetky straty energie.

Po dosiahnutí zapálenia sa fúzna reakcia spustí sama.

V roku 1955 fyzik John Lawson vytvoril súbor kritérií, teraz známych ako „kritériá vznietenia podobné Lawsonovi“, aby pomohli rozpoznať, kedy k tomuto vznieteniu došlo.

K vznieteniu jadrových reakcií zvyčajne dochádza v extrémne intenzívnom prostredí, ako je supernova alebo jadrové zbrane.

Výskumníci z National Ignition Facility National Laboratory Lawrence Livermore v Kalifornii strávili viac ako desať rokov zdokonaľovaním svojej techniky. teraz potvrdené že prelomový experiment uskutočnený 8. augusta 2021 v skutočnosti priniesol vôbec prvé úspešné zapálenie jadrovej fúznej reakcie.

V nedávnej analýze sa experiment z roku 2021 posudzoval podľa deviatich rôznych verzií Lawsonovho kritéria.

„Toto je prvýkrát, čo sme v laboratóriu prekročili Lawsonovo kritérium,“ povedala jadrová fyzička Annie Kritcher z National Ignition Facility. Nový vedec .

Na dosiahnutie tohto efektu tím umiestnil kapsulu s tríciovým a deutériovým palivom do stredu zlatom obloženej komory s ochudobneným uránom a vypálil na ňu 192 vysokoenergetických laserov, aby vytvoril kúpeľ intenzívnych röntgenových lúčov.

Intenzívne prostredie generované dovnútra smerujúcimi rázovými vlnami vytvorilo samoudržateľnú fúznu reakciu.

Za týchto podmienok prešli atómy vodíka fúziou, pričom sa uvoľnilo 1,3 megajoulov energie za 100 biliónov sekundy, čo je 10 kvadriliónov wattov výkonu.

Za posledný rok sa vedci pokúsili výsledok zopakovať štyri podobné experimenty , no podarilo sa mu vyrobiť len polovicu energetického výnosu vyprodukovaného v rekordnom počiatočnom experimente.

Zapaľovanie je vysoko citlivé na malé zmeny, ktoré sú sotva postrehnuteľné, ako sú rozdiely v štruktúre každej kapsuly a intenzita laserov, vysvetľuje Kritcher.

'Ak začnete z mikroskopicky horšieho východiskového bodu, odrazí sa to v oveľa väčšom rozdiele v konečnom výťažku energie,' hovorí plazmový fyzik Jeremy Chittenden na Imperial College v Londýne. 'Experiment z 8. augusta bol ten najlepší scenár.'

Tím chce teraz určiť, čo presne je potrebné na dosiahnutie zapálenia a ako urobiť experiment odolnejší voči malým chybám. Bez týchto znalostí nie je možné proces rozšíriť na vytvorenie fúznych reaktorov, ktoré by mohli poháňať mestá, čo je konečným cieľom tohto druhu výskumu.

„Nechcete byť v pozícii, kde musíte urobiť všetko správne, aby ste sa vznietili,“ hovorí Chittenden.

Tento článok bol uverejnený v r Fyzické prehľadové listy .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.