Ученые вплотную приблизились к воспроизведению энергии Солнца — хотя только в водородной крупинке и на долю секунды.
Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса сообщили: используя 192 гигантских лазера для уничтожения гранулы водорода, они смогли создать вспышку мощностью более 10 квадриллионов ватт — энергии, высвобождаемой при слиянии атомов водорода в гелий. Это тот же процесс, который происходит внутри звезд, в том числе Солнца.
Марк Херрманн, заместитель директора Ливермора, сравнил реакцию термоядерного синтеза со 170 квадриллионами ватт солнечного света, падающими на поверхность Земли.
«Это примерно 10 процентов от этого», — сказал доктор Херрманн.
По его словам, вся термоядерная энергия исходит из горячей точки шириной с человеческий волос. Но взрыв — по сути, миниатюрной водородной бомбы — длился всего 100 триллионных долей секунды.
Тем не менее это вызвало взрыв оптимизма у ученых, которые долгое время надеялись, что термоядерный синтез когда-нибудь станет безграничным источником чистой энергии для человечества.
«Я очень рад этому», — сказал Зигфрид Гленцер — ученый, который много лет назад руководил начальными экспериментами по термоядерному синтезу на заводе в Ливерморе. — Это очень многообещающий для нас источник энергии на планете, который не будет выделять CO2».
8 августа этого года всплеск энергии был намного больше — 70 процентов от энергии лазерного света, попадающего в водородную цель. Это все еще проигрышный вариант в качестве источника энергии, поскольку он потребляет больше энергии, чем производит. Но ученые уверены: дальнейшие скачки в выработке энергии возможны после точной настройки эксперимента.
Доктор Херрманн рассказал, что обычно ливерморские ученые не обсуждают результаты работы до тех пор, пока не будет опубликована научная статья с описанием результатов. Но эти данные, по словам Херрманна, «распространяются со скоростью лесного пожара, поэтому мы подумали, что было бы лучше обнародовать некоторые факты прямо сейчас».
Что еще звучит многообещающе: реакции синтеза впервые оказались самоподдерживающимися, а это означает, что поток частиц, истекающих наружу из горячей точки в центре гранулы, нагревает окружающие атомы водорода и заставляет их также плавиться.
Центром NIF является целевая камера — металлическая сфера шириной 10 метров с сияющим диагностическим оборудованием.
Лазерный комплекс заполняет здание площадью, равной трем футбольным полям. Каждый взрыв начинается с небольшого лазерного импульса, который через частично отражающие зеркала разделяется на 192 луча, затем отражается назад и вперед через лазерные усилители, а затем сходится на золотом цилиндре, который имеет размер и форму ластика для карандашей.
Лазерные лучи входят в верхнюю и нижнюю часть цилиндра, испаряя его. Это порождает внутреннюю атаку рентгеновских лучей, которая сжимает топливную таблетку, состоящую из тщательно замороженных дейтерия и трития, более тяжелых форм водорода. За короткое время взрывающиеся атомы сливаются вместе.
После первых многообещающих результатов 2014 года ученые NIF работали над постановкой эксперимента. Капсулы, содержащие водород, теперь сделаны из алмаза, а не из пластика — не потому, что алмаз прочнее, а потому, что он легче поглощает рентгеновские лучи. Ученые скорректировали конструкцию золотого цилиндра и лазерного импульса, чтобы минимизировать нестабильность.
У ученых теперь есть более совершенные диагностические инструменты.
После нескольких лет скромных улучшений комбинации модификаций начали окупаться, и расчеты показали, что эксперимент от 8 августа может утроить то, что NIF произвел весной. Выигрыш составил восемь раз, что намного больше, чем предполагалось.
«Я думаю, что все были удивлены», — сказал доктор Херрманн. Частью текущего анализа является выяснение того, какие изменения сработали так хорошо.
Сама NIF не может служить прототипом будущей электростанции. Его лазеры неэффективны, и он может «выстрелить» только один раз в день. А энергетическая установка для лазерного термоядерного синтеза должна будет испарять гранулы водорода со скоростью несколько штук в секунду.
Результат NIF указывает путь вперед, говорят ученые. Эксперименты продолжатся.
18.08.2021
Источник: The New York Times
Нет комментариев