Registro de prótons-de boro fusão taxa alcançada | FuseNet

Registro p-11B fusão alcançados; um bom motivo para comemorar com uma barra de chocolate

neste roxo alvo câmara, curiosamente chamado Milka (e também colorido como o vaca Milka, veja a foto), uma equipa de investigação liderada por Christine Labaune na Ecole Polytechnique, em Palaiseau, França, fusível de prótons e de boro-11 núcleos usando um laser-aceleração do feixe de prótons e de alta intensidade do pulso de laser.

na edição de outubro-2013 da Nature Communications, eles relataram uma nova taxa de fusão recorde: estima-se que 80 milhões de reações de fusão durante os 1,5 nanossegundos que o laser disparou, o que é pelo menos 100 vezes mais do que qualquer experimento anterior de próton-boro.

Experimental de câmara em que o próton-boro fusão ocorreu (Clique para ampliar)

Não prejudicial nêutrons

Um dos grandes desafios na investigação em energia de fusão está a lidar com nêutrons liberados a partir de deutério-trítio (D-T) reações em um reator de fusão. Os nêutrons podem tornar os materiais comuns radioativos e sua energia é difícil de capturar. Como alternativa, a equipe de pesquisa por trás do Milka se concentra nas reações de fusão entre prótons e núcleos de boro-11, que liberaram partículas alfa (hélio), mas nenhum nêutron prejudicial.

nova tecnologia laser posta em ação contra a seção transversal inferior

as reações de fusão próton-boro, no entanto, exigem uma temperatura muito maior para inflamar do que as reações D-T projetadas para ITER e a instalação Nacional de ignição e, mesmo nessas temperaturas mais altas, a seção transversal p-B é menor. Os métodos das instalações de pesquisa D-T para aquecer e esmagar o hidrogênio na esperança de criar uma queima autossustentável, infelizmente não podem ser aplicados diretamente ao usar combustível de próton-boro.Felizmente, o avanço e o aumento da tecnologia de lasers de pulso de alta intensidade tornam possível adotar uma abordagem diferente que cria Estados extremos de matéria em condições distantes do equilíbrio térmico. Isso relaxa o requisito de equilíbrio e nos permite ampliar a gama de isótopos que podem ser usados como combustíveis de fusão, por exemplo, para próton-boro.

a configuração de dois lasers

o registro foi alcançado usando um sistema de dois lasers (veja a imagem abaixo). Um laser (“Nano pulse” na parte inferior da imagem abaixo) cria um plasma de boro de curta duração, aquecendo átomos de boro de uma amostra de boro. O outro laser (“Pico pulse” à esquerda na imagem abaixo) é usado para acelerar prótons de um alvo de alumínio que então se quebra nos núcleos de boro, se fundem e liberam núcleos de berílio e Hélio.

configuração Experimental: a configuração do feixe de laser, O arranjo do alvo e o diagnóstico.

o tempo foi crucial no experimento, pois o pulso de prótons – com duração de cerca de um picossegundo – deve ser sincronizado com precisão com o laser nano-segundo para atingir o alvo de boro ao mesmo tempo. Além disso, o feixe de prótons deve ser precedido por um feixe de elétrons, para afastar elétrons no plasma de boro para aumentar a chance dos prótons colidirem com os núcleos de boro e iniciar reações de fusão.

ainda não é um reator, mas ainda é uma prova importante um princípio

o esquema da configuração próton-boro ainda não nos dá um modelo para um projeto de reator comercial, mas ainda é uma prova importante de princípio. Considerando o estágio inicial de desenvolvimento do novo método, a equipe de Labaune vê muitas oportunidades de melhorias, de modo que um dia a fusão aneutrônica pode se tornar o padrão.Esta nova abordagem experimental também pode fornecer oportunidades para estudar outros núcleos de luz, estudar “reações do universo primitivo” de interesse astrofísico, explorar fusão aneutrônica em plasmas densos e desenvolver novos insights em esquemas de fusão de iginição rápida.

  • Nature Communications: reações de fusão iniciadas por feixes de partículas acelerados a laser em um plasma produzido a laser
  • LifeScience: Nuclear Fusion: Laser-Beam Experiment Yields Exciting Results
  • Science-News: A fusão nuclear próton-boro retorna ao spotlight
  • LULI2000 – a instalação de laser de alta potência que hospeda os sistemas de laser de nanossegundo na picossegundo usados na configuração

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