Учени от Националната лаборатория в Лос Аламос, САЩ, предлагат да се използва течен водород, за да се улеснят условията и да се получи дългоочакваната чиста енергия на ядрения синтез. Това може да бъде окончателна стъпка към получаване на устойчива реакция за първи път.

гориво

Публикувано на 14.12.2016 г. 08:00 ч. Актуализирано

Звезди като Слънцето произвеждат огромни количества енергия от ограничена маса, тъй като атомите, които го съставят, главно водород, се сливат, образувайки хелий, освобождавайки много енергия в процеса. За разлика от ядреното делене, при който тежък атом като уран се разпада (делене), ядреният синтез по принцип не генерира радиоактивни продукти. В момента има в ход големи проекти, които се опитват да възпроизведат това, което Слънцето прави на Земята използвайки предимно две техники, магнитно задържане, като например проекта ITER (във Франция), и инерционно затваряне като NIF (Национален механизъм за запалване, Калифорния), с идеята за получаване на чиста и изобилна енергия.

В случай на инерционно задържане, стотици лазери произвеждат рентгенови лъчи това въздействие от всички страни в куха горивна капсула (водородни изотопи), с цел нейното имплодиране. Ако налягането, което се постига в центъра, е достатъчно голямо, ядрата на горивото ще се слеят в реакция, която вече е в състояние да се поддържа.. При магнитно задържане електромагнитните полета се използват за ограничаване на гореща плазма.

Както казахме преди малко, в инерционно ограничение стратегията е да се използват високоенергийни лазери за нагряване и бързо компресиране на водородна капсула. За да поддържа водорода на място, капсулата обикновено се състои от замразен водород. Сега нова работа предполага, че може да се използва течен водород, което освен че прави първоначалните условия малко по-малко взискателни (водородът става твърд при -259 ºC, докато става течен при -253 ºC), може да улесни постигането на условията на синтез. Експериментите, проведени при NIF, постигат температури на топене, като се използва течна смес от тежък водород като изходен материал.

Между 2009 и 2012 г. NIF използва капсули, които съдържат слой тежък водороден лед

По време на първоначалната си кампания между 2009 и 2012 г. NIF използва капсули, които съдържат слой лед тежък водород. Тези експерименти успяха да произведат синтез, но не със скорост, която му позволяваше да се самоподдържа., отчасти защото асиметрията в рентгеновото осветление не позволява да се постигне необходимата висока компресия на горивото. Сега Р.Е. Олсън, от Националната лаборатория в Лос Аламос и неговите сътрудници са експериментирали с течен слой, който изисква по-малко компресия от леда.

За провеждане на тестовете изследователите са използвали специална пяна, която абсорбира течен водород, което го кара да образува симетричен сферичен слой. по протежение на стената на капсулата. Когато капсулата беше изложена на лазери с ниска мощност, капсулата достигна имплодиращи температури, достатъчни за стартиране на реакцията на синтез, както се вижда от измерения поток от неутрони (подобно на експериментите с лед).

Следващата стъпка, която в момента се разработва, ще провери дали лазерите с пълна мощност могат да постигнат самоподдържаща се реакция на синтез.

Справка: R.E. Olson et al (2016) Първи течни слоеви инерционни затворени термоядрени синтези в Националното съоръжение за запалване Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.117.245001

* Тази статия е част от „Proxima“, седмично сътрудничество на катедрата за научна култура на UPV с Next. За да научите повече, не забравяйте да посетите бележника за научна култура.