Record proton-boor fusion rate achieved | Fusenet

Record p-11b fusion achieved; a good reason to celebrate with a bar of chocolate

in this purple target chamber, interestly named Milka (and also colored as the Milka cow, see photo), a research team lead by Christine Labaune at the Ecole Polytechnique in Palaiseau, France, fuse protons and boor-11 ytimet using a laser-accelerated proton sädettä ja korkean intensiteetin laserpulssia.

Nature Communications-lehden lokakuun-2013 painoksessa kerrottiin uudesta ennätyksellisestä fuusiotahdista: laser ampui arviolta 80 miljoonaa fuusioreaktiota 1,5 nanosekunnin aikana, mikä on vähintään 100 kertaa enemmän kuin missään aiemmassa protoni-boorikokeessa.

koekammio, jossa protoni-boori-fuusio tapahtui (klikkaa suurentaaksesi)

ei haitallisia neutroneja

yksi fuusioenergiatutkimuksen suurista haasteista on selviytyä neutroneista, jotka vapautuvat fuusioreaktorin deuterium-tritium-reaktioista (D-T). Neutronit voivat tehdä tavallisista aineista radioaktiivisia, ja niiden energiaa on vaikea kaapata. Vaihtoehtona Milkan tutkimusryhmä keskittyy protonien ja boori-11-ytimien välisiin fuusioreaktioihin, joista vapautui alfa – (helium) hiukkasia, mutta ei haitallisia neutroneja.

Uusi laserteknologia, joka toimii alempaa poikkileikkausta

protoni-boori-fuusioreaktiot vaativat kuitenkin syttyäkseen paljon korkeamman lämpötilan kuin ITERiä ja kansallista Sytytyslaitosta varten suunnitellut D-T-reaktiot, ja jopa näissä korkeammissa lämpötiloissa p-B-poikkileikkaus on pienempi. D-T – tutkimuslaitosten menetelmiä vedyn lämmittämiseksi ja murskaamiseksi omavaraisen polttamisen toivossa ei valitettavasti voida suoraan soveltaa käytettäessä protoniboripolttoainetta.

onneksi korkean intensiteetin pulssilaseritekniikan eteneminen ja nousu mahdollistaa erilaisen lähestymistavan, joka luo aineen ääritiloja olosuhteissa, jotka ovat kaukana termisestä tasapainosta. Tämä rentouttaa tasapainovaatimusta ja mahdollistaa fuusiopolttoaineina käytettävien isotooppien valikoiman laajentamisen esimerkiksi protoni-booriksi.

kaksilaserasennus

ennätys saavutettiin kaksilaserjärjestelmällä (katso kuva alla). Yksi laser (alla olevan kuvan alareunassa oleva”Nanopulssi”) luo lyhytikäisen booriplasman kuumentamalla booriatomeja boorinäytteestä. Toista laseria (”Pico pulse” alla olevassa kuvassa vasemmalla) käytetään kiihdyttämään Alumiinikohteesta protoneja, jotka sitten iskevät booriytimiin, sulautuvat yhteen ja vapauttavat Beryllium-ja heliumytimiä.

kokeellinen kokoonpano: lasersäteen kokoonpano, kohdejärjestely ja diagnostiikka.

ajoitus oli kokeessa ratkaiseva, sillä noin yhden picosekunnin kestävä protonien pulssi on synkronoitava tarkasti nanosekunnin laserin kanssa, jotta se osuisi samanaikaisesti boorikohteeseen. Lisäksi protonisäteen edellä on oltava elektronisuihku, joka työntää pois booriplasmassa olevia elektroneja, jotta protonien mahdollisuus törmätä booriytimiin kasvaa ja fuusioreaktiot käynnistyvät.

ei vielä reaktori, mutta silti tärkeä todiste periaate

protoni-boori-asetelma ei anna meille vielä suunnitelmaa kaupallisen reaktorin suunnittelusta, mutta se on silti tärkeä todiste periaatteesta. Kun otetaan huomioon uuden menetelmän varhainen kehitysvaihe, labaunen tiimi näkee monia mahdollisuuksia parannuksiin, jotta jonain päivänä aneutronisesta fuusiosta voisi tulla standardi.

tämä uusi kokeellinen lähestymistapa voi tarjota myös mahdollisuuksia tutkia muita valoytimiä, tutkia astrofysikaalisesti kiinnostavia ”universumin varhaisreaktioita”, tutkia aneutronista fuusiota tiheissä plasmoissa ja kehittää uusia oivalluksia nopean iginition-fuusiosuunnitelmissa.

  • Nature Communications: Laser-kiihdytettyjen hiukkassäteiden käynnistämät Fuusioreaktiot laserilla tuotetussa plasmassa
  • LifeScience: ydinfuusio: Laser-Beam-Koe tuottaa jännittäviä tuloksia
  • Tiede-Uutiset: Protoni-boori-ydinfuusio palaa valokeilaan
  • LULI2000-suuritehoinen laserlaitos, joka isännöi asennuksessa käytettyjä nanosekunnin na pikosekunnin laserjärjestelmiä

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.