На солнце, в термоядерном реакторе и при взрыве водородной бомбы ядра дейтерия сливаются с ядрами трития. При этом образуются ядра гелия и одиночные нейтроны, а также выделяется энергия, ради которой все и затевается.
Термоядерная энергетика — давняя мечта человечества. Не только с точки зрения получения энергии, но и с точки зрения безопасности. На такой электростанции в принципе не может случиться катастрофы, подобной чернобыльской — при малейшем отклонении параметров от нормы реакция затухает сама собой. Но именно по этой причине пока не удается построить реальную термоядерную электростанцию.
Термоядерный реактор требует плазмы, разогретой до десятков миллионов градусов. То и дело затухающая реакция дает слишком мало энергии, чтобы хотя бы поддерживать эту громадную температуру, не говоря уж о том, чтобы отдать излишек мощности потребителю. До недавнего времени никто не мог похвастаться установкой, в которой сама термоядерная реакция была бы основным источником нагрева плазмы.
Физики называют этот режим работы «режимом горящей плазмы» (burning plasma).
Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса в конце января 2022 года заявила, что им удалось «зажечь» плазму.
Эксперимент был проведен на установке NIF -National Ignition Facility.
В этом устройстве мишень с термоядерным топливом облучается 192 мощными лазерами.
В установке NIF 192 лазерных луча фокусируются на мишени и в августе 2021 года на установке были получены рекордные на тот момент 1,3 МДж.
В течение последнего же эксперимента, проведенного в конце января 2022 года, было получено уже 1,9 МДж и это означает, что американцы вплотную приблизились или получили «горящую плазму».
Золотой Hohlraum (хохлраум) - это небольшой полый металлический цилиндр, окружающий капсулу с термоядерным топливом. Hohlraum преобразует направленную энергию лазерного излучения в рентгеновское излучение.
Капсула-мишень для лазерного синтеза диаметром 2 миллиметра, покрыта бериллием и заполнена жидкой смесью дейтерия и трития. 192 лазерных луча проникают в хольраум сверху и снизу, создавая рентгеновские лучи, которые нагревают капсулу до нужных температур. Это создает давление, которое сжимает топливо, содержащееся внутри капсулы. Атомы внутри капсулы сливаются, высвобождая при этом энергию.
Сотрудник располагает капсулу внутри целевой камеры
Последнее технологическое достижение NIF - это специальный фотонный кристалл, который концентрирует энергию лазерных лучей.
(Фотонными кристаллами принято называть среды, у которых диэлектрическая проницаемость периодически меняется в пространстве).
С помощью фотонных кристаллов можно создавать среды с отрицательным показателем преломления. Это дает возможность фокусировать поток в точку размерами меньше длины волны. Это и утроило эффективность синтеза.
И вот вопрос: американские физики приблизились или получили burning plasma?
По сообщению журнала Nature, экспериментаторы:
1. «Утроили эффективность термоядерного реактора NIF».
2. «Состояние горящей плазмы было создано с использованием стратегии увеличения пространственного масштаба капсулы, содержащей топливо, с помощью двух различных концепций имплозии. Эти эксперименты показывают, что термоядерный самонагрев превышает энергию, затраченную для производства плазмы».
Источник: https://www.nature.com/articles/s41586-021-04281-w
По сообщению ТАСС от 26 января 2022 года, американские физики утроили эффективность быстрого термоядерного синтеза. Это приблизило его к выходу в энергетический "плюс".
Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/13534301
Конечно, скорее всего, американцы получили «горящую плазму». Однако, что дальше? Когда они будут строить термоядерные электростанции? Похоже, нескоро.
А пока в мировой ядерной физике открыли один закон Природы: «До термоядерной электростанции всегда остается 30 лет».
Если вам понравился материал, то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за внимание!
https://zen.yandex.ru/id/5ffb100597f80a7d5066acc9?lang=ru&clid=300
