Recordproton-boriumfusiesnelheid bereikt / FuseNet

Record p-11B fusie bereikt; een goede reden om te vieren met een reep chocolade

in deze paarse doelkamer, interessant genaamd Milka (en ook gekleurd als de Milka koe, zie foto), een onderzoeksteam onder leiding van Christine Labaune aan de Ecole Polytechnique in Palaiseau, Frankrijk, fuseren protonen en boor-11 kernen met behulp van een laser-versnelde protonbundel en hoge intensiteit laserpuls.

in de editie van oktober 2013 Van Nature Communications meldden zij een nieuw record fusiepercentage: een geschatte 80 miljoen fusiereacties tijdens de 1,5 nanoseconden die de laser vuurde, wat minstens 100 keer meer is dan enig vorig proton-boor-experiment.

experimentele kamer waarin de Proton-boor fusie plaatsvond (klik om te vergroten)

geen schadelijke neutronen

een van de grote uitdagingen in het onderzoek naar fusie-energie is het omgaan met neutronen die vrijkomen uit deuterium-tritium (D-T) reacties in een fusiereactor. Neutronen kunnen gewone materialen radioactief maken, en hun energie is moeilijk te vangen. Als alternatief richt het onderzoeksteam achter Milka zich op fusiereacties tussen protonen en boor-11 kernen, die alfa (helium) deeltjes vrijgaven, maar geen schadelijke neutronen.

nieuwe lasertechnologie die in werking wordt gesteld tegen de onderste dwarsdoorsnede

protonboriumfusiereacties vereisen echter een veel hogere temperatuur om te ontbranden dan D-T-reacties die zijn ontworpen voor ITER en de nationale Ontstekingsfaciliteit en zelfs bij deze hogere temperaturen is de P-B-dwarsdoorsnede lager. De methoden van de D-T-onderzoeksfaciliteiten om waterstof te verwarmen en te vermalen in de hoop een zelfvoorzienende verbranding te creëren, kunnen helaas niet direct worden toegepast bij het gebruik van proton-boor-brandstof.

gelukkig maakt de vooruitgang en opkomst van pulslasertechnologie met hoge intensiteit het mogelijk om een andere aanpak te volgen die extreme toestanden van materie creëert onder omstandigheden die ver van thermisch evenwicht staan. Dit ontspant de evenwichtsbehoefte en stelt ons in staat om het bereik van isotopen die als fusiebrandstof kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld tot proton-boor uit te breiden.

de twee-laser opstelling

het record werd bereikt door gebruik te maken van een twee-lasersysteem (zie afbeelding hieronder). Een laser (“Nano pulse” onderaan in de afbeelding hieronder) creëert een kortlevend boorplasma, door boriumatomen te verwarmen uit een boormonster. De andere laser (“Pico pulse” aan de linkerkant in de afbeelding hieronder) wordt gebruikt om protonen van een aluminium doelwit te versnellen die dan in de boor kernen breken, samen smelten en beryllium en Helium kernen vrijgeven.

experimentele opstelling: de configuratie van de laserstraal, de opstelling van het doel en de diagnostiek.

Timing was cruciaal in het experiment, omdat de puls van protonen – die ongeveer een picoseconde aanhouden – precies moet worden gesynchroniseerd met de nano-seconde laser om tegelijkertijd op het boordoel te slaan. Bovendien moet de protonenbundel worden voorafgegaan door een bundel elektronen, om elektronen in het boorplasma weg te duwen om de kans te vergroten dat de protonen botsen met de boorkernen en fusiereacties initiëren.

nog geen reactor, maar nog steeds een belangrijk bewijs a Principe

het schema van de Proton-boor opstelling geeft ons nog geen blauwdruk voor een commercieel reactor ontwerp, maar het is nog steeds een belangrijk bewijs van principe. Gezien het vroege ontwikkelingsstadium van de nieuwe methode ziet het team van Labaune veel mogelijkheden voor verbeteringen, zodat ooit – aneutronische fusie de standaard zou kunnen worden.

deze nieuwe experimentele benadering kan ook mogelijkheden bieden om andere lichtkernen te bestuderen, “reacties uit het vroege universum” van astrofysisch belang te bestuderen, aneutronische fusie in dichte plasma ’s te onderzoeken en nieuwe inzichten te ontwikkelen in fusieschema’ s met snelle iginitie.

  • Natuurcommunicatie: fusiereacties geïnitieerd door laserversnelde deeltjesbundels in een door laser geproduceerd plasma
  • LifeScience: kernfusie: laserstraal-Experiment levert spannende resultaten op
  • Wetenschap-Nieuws: Kernfusie van Proton-boron keert terug in de spotlight
  • LULI2000 – de hoogvermogenlaserfaciliteit die de nanoseconde na picoseconde-lasersystemen bevat die in de installatie worden gebruikt

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.