Термоядерный эксперимент генерирует 1,3 мегаджоуля энергии и бьет рекорд
Эксперимент по ядерному синтезу с инерциальным удержанием, проводимый на Национальной установке зажигания (NIF) в США, произвел рекордный всплеск энергии мощностью более десяти квадриллионов ватт. Чтобы добиться этого, исследователи обстреляли крошечную гранулу водорода самыми большими в мире лазерами.
Внутри гигантского здания Национального центра зажигания (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) в Калифорнии находится массив из 192 лазеров - самых мощных в мире, — которые в совокупности могут выдать 1,9 мегаджоуля ультрафиолетовой энергии в расположенный в центре отсек. Эти импульсы длятся всего миллиардную долю секунды, но, сфокусированные на крошечной цели, они могут создавать огромные температуры и давления, которые в будущем могут произвести революцию в мире.
Физики из LLNL недавно сфокусировали 192 гигантских лазера на грануле водорода размером с горошину, что привело к высвобождению 1,3 мегаджоуля энергии за 100 триллионов секунд. Это около 10% энергии солнечного света, падающего на Землю в любой момент времени, и около 70% энергии, которую гранула поглотила с помощью лазеров. Предыдущий рекорд составлял 170 килоджоулей произведенной энергии. Исследователи надеются в один прекрасный день достичь точки безубыточности - или "воспламенения" - гранулы, когда она будет высвобождать 100% или больше энергии, чем поглощает.
"Этот результат - исторический шаг вперед для исследований инерциального термоядерного синтеза, открывающий принципиально новый режим для изучения и продвижения наших важнейших задач в области национальной безопасности", — сказал Ким Будил, директор Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса.
Исследователи все же надеются, что эта новая веха расширит их возможности в области создания оружия ядерного синтеза, что является основной миссией NIF. Однако эти достижения могут также привести к новым способам использования энергии ядерного синтеза, который питает звезды, что обещает высвободить колоссальное количество "чистой" и почти "безграничной" энергии.
Энергия звезд
Современные атомные электростанции используют ядерное деление, которое вырабатывает энергию путем расщепления тяжелых ядер элементов на более легкие. И наоборот, звезды генерируют энергию, соединяя легкие ядра вместе, чтобы получить более тяжелые элементы. Эти объекты могут сжигать множество различных элементов, но при соединении водорода в гелий выделяется наибольшее количество энергии.
Большинство попыток воспроизвести этот звездный процесс на Земле - в Китае, Корее и Франции - опираются на гигантские реакторы в форме пончика, называемые "токамаками". Идея состоит в том, чтобы нагреть дейтерий и тритий до температуры более 100 миллионов градусов Цельсия, пока не образуется облако плазмы. Затем это облако необходимо контролировать с помощью сверхмощных магнитов достаточно долго, чтобы атомы дейтерия и трития сплавились и выделили энергию.
С другой стороны, метод, предложенный в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, является одним из немногих способов достижения ядерного синтеза без использования токамака. Вместо этого в NFI используется массив лазерных усилителей света размером с три футбольных поля для фокусировки лазерных лучей на гранулах водорода в сферической металлической "мишенной камере" шириной 10 метров.
В настоящее время такая конфигурация не может быть использована в термоядерной электростанции. Эти лазеры могут стрелять только один раз в день, в то время как электростанция должна испарять несколько топливных таблеток каждую секунду. Однако в будущем будут предприняты усилия по модификации процесса, чтобы его можно было использовать в коммерческих целях.