Spela in proton-bor-fusionshastighet uppnådd | FuseNet

spela in p-11b-fusion uppnådd; en bra anledning att fira med en chokladkaka

i denna lila målkammare, intressant namngiven Milka (och även färgad som Milka-koen, se foto), ett forskargrupp ledt av Christine Labaune vid Ecole Polytechnique i Palaiseau, Frankrike, säkrar protoner och bor-11-kärnor med hjälp av en laseraccelererad protonstråle och hög-intensitet laserpuls.

i oktober-2013-utgåvan av Nature Communications rapporterade de en ny rekordfusionshastighet: uppskattningsvis 80 miljoner fusionsreaktioner under de 1,5 nanosekunder som lasern avfyrade, vilket är minst 100 gånger mer än något tidigare proton-bor-experiment.

experimentell kammare där proton-bor-fusionen inträffade (Klicka för förstoring)

inga skadliga neutroner

en av de stora utmaningarna inom fusionsenergiforskning är att hantera neutroner som frigörs från Deuterium-tritium (D-T) – reaktioner i en fusionsreaktor. Neutroner kan göra vanliga material radioaktiva, och deras energi är svår att fånga. Som ett alternativ fokuserar forskargruppen bakom Milka på fusionsreaktioner mellan protoner och bor-11-kärnor, som släppte alfa (helium) partiklar, men inga skadliga neutroner.

ny laserteknik sätts i aktion mot det nedre tvärsnittet

Proton-bor-fusionsreaktioner kräver dock mycket högre temperatur för att antändas än dt-reaktioner avsedda för Iter och National Ignition Facility och även vid dessa högre temperaturer är PB-tvärsnittet lägre. Metoderna för DT – forskningsanläggningarna för att värma och krossa väte i hopp om att skapa en självbärande brännskada kan tyvärr inte tillämpas direkt vid användning av protonborbränsle.

Lyckligtvis gör framsteg och ökning av högintensiva pulslasrarteknik det möjligt att anta ett annat tillvägagångssätt som skapar extrema tillstånd av materia under förhållanden långt ifrån termisk jämvikt. Detta slappnar av jämviktskravet och gör det möjligt för oss att bredda utbudet av isotoper som kan användas som fusionsbränslen, t.ex. till protonbor.

tvålaserinställningen

posten uppnåddes med hjälp av ett tvålasersystem (se bilden nedan). En laser (”Nano pulse” längst ner i bilden nedan) skapar en kortlivad borplasma genom att värma boratomer från ett borprov. Den andra lasern (”Pico pulse” till vänster i bilden nedan) används för att accelerera protoner från ett Aluminiummål som sedan krossar in i borkärnorna, smälter samman och släpper ut Beryllium-och heliumkärnor.

experimentell inställning: laserstrålekonfigurationen, målarrangemanget och diagnostiken.

Timing var avgörande i experimentet, eftersom pulsen av protoner – som varar ungefär en pikosekund – måste synkroniseras exakt med nano-sekunders laser för att slamma in i bormålet samtidigt. Dessutom måste protonstrålen föregås av en stråle av elektroner för att skjuta bort elektroner i borplasman för att öka risken för att protonerna kolliderar med borkärnorna och initiera fusionsreaktioner.

inte en reaktor ännu, men fortfarande ett viktigt bevis en princip

schemat för proton-borinställningen ger oss inte en ritning för en kommersiell reaktordesign ännu, men det är fortfarande ett viktigt principbevis. Med tanke på den nya metodens tidiga utvecklingsstadium ser teamet i Labaune många möjligheter till förbättringar, så att en dag – aneutronisk fusion kan bli standarden.

detta nya experimentella tillvägagångssätt kan också ge möjligheter att studera andra ljuskärnor, studera ’tidiga universumreaktioner’ av astrofysiskt intresse, utforska aneutronisk fusion i täta plasma och utveckla nya insikter i snabba fusionsscheman.

  • Naturkommunikation: fusionsreaktioner initierade av laseraccelererade partikelstrålar i en laserproducerad plasma
  • LifeScience: kärnfusion: Laserstråleexperiment ger spännande resultat
  • Vetenskap-Nyheter: Proton-boron kärnfusion återgår till spotlight
  • LULI2000-hög effekt laser anläggning som är värd för nanosekund na picosekund lasersystem som används i installationen

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.