Хотя возгорание остается конечной целью, впервые на любом предприятии была достигнута веха по достижению прироста топлива больше единицы. В статье, опубликованной в онлайн-выпуске журнала Nature от 12 февраля, ученые Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) подробно описывают серию экспериментов на Национальном заводе по зажиганию (NIF), которые показывают улучшение урожайности на порядок по сравнению с прошлые эксперименты.
«Что действительно интересно, так это то, что мы наблюдаем неуклонно увеличивающийся вклад в урожай, происходящий от процесса закрепления ботинок, который мы называем самонагреванием альфа-частиц, поскольку мы с каждым разом усиливаем имплозию», — сказал ведущий автор Омар Харрикейн.Обвязка ботинка возникает, когда альфа-частицы, ядра гелия, образующиеся в процессе дейтерий-тритиевого синтеза (DT), вкладывают свою энергию в DT-топливо, а не убегают. Альфа-частицы дополнительно нагревают топливо, увеличивая скорость термоядерных реакций, тем самым производя больше альфа-частиц. Этот процесс обратной связи является механизмом, приводящим к возгоранию.
Как сообщается в Nature, процесс закрепления ботинок был продемонстрирован в серии экспериментов, в которых выход слияния систематически увеличивался более чем в 10 раз по сравнению с предыдущими подходами.Экспериментальная серия была тщательно разработана, чтобы избежать разрушения пластиковой оболочки, которая окружает и ограничивает DT-топливо при его сжатии. Была выдвинута гипотеза, что разрушение было источником ухудшенных выходов термоядерного синтеза, наблюдаемых в предыдущих экспериментах. Путем изменения лазерного импульса, используемого для сжатия топлива, была подавлена нестабильность, вызывающая разрушение.
Более высокие урожаи, которые были получены, подтвердили гипотезу и продемонстрировали начало бутербродов.Экспериментальные результаты совпали с компьютерным моделированием намного лучше, чем предыдущие эксперименты, обеспечивая важный ориентир для моделей, используемых для прогнозирования поведения материи в условиях, аналогичных тем, которые возникают во время ядерного взрыва, что является основной целью NIF.Основная задача NIF — предоставить экспериментальные данные и данные для научно обоснованной программы управления запасами Национального управления ядерной безопасности. Этот эксперимент представляет собой важную веху в продолжающейся демонстрации того, что запасы могут быть сохранены в безопасности, сохранности и надежности без возврата к ядерным испытаниям.
Физика зажигания и характеристики также играют ключевую роль в фундаментальной науке и для приложений потенциальной энергии.«Предстоит еще поработать и решить физические проблемы, прежде чем мы дойдем до конца, — сказал Харрикейн, — но наша команда работает над решением всех проблем, и это то, чем занимается научная группа».
К Hurricane присоединились соавторы Дебби Каллахан, Дэниел Кейси, Питер Селлерс, Чарли Сержан, Эдуард Девальд, Томас Диттрих, Тило Доппнер, Дениз Хинкель, Лаура Берзак Хопкинс, Себастьен Ле Пап, Тэмми Ма, Эндрю Макфи, Хосе Милович, Артур Пак. , Пак Хе-Сук, Прав Патель, Брюс Ремингтон, Джей Салмонсон, Пол Спрингер и Риккардо Томмазини из LLNL и Джон Клайн из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.