211service.com
Didžiausias pasaulyje lazeris suaktyvėja
Energingiausia lazerinė sistema pasaulyje, sukurta branduolių sintezei – tokiai pačiai reakcijai, kuri maitina saulę – veikia ir veikia. Per dvejus ar trejus metus mokslininkai tikisi sukurti sintezės reakcijas, kurios išskiria daugiau energijos, nei reikia joms pagaminti. Jei jiems pasiseks, tai bus pirmas kartas, kai tai bus daroma kontroliuojamu būdu – laboratorijoje, o ne branduolinėje bomboje – ir galiausiai gali atsirasti branduolių sintezės jėgainės.
Fusion central: Pro šios sferinės kameros angas šaudys 192 lazeriai, fokusuodami šalia kūgio galo, išsikišusio iš dešinės. Kairėje matomas darbuotojas aptarnavimo modulyje.
The Nacionalinė uždegimo įstaiga (NIF), JAV Energetikos departamento Lawrence'o Livermore'o nacionalinėje laboratorijoje (LLNL), sudaro 192 lazeriai, kurie vienu metu šaudo tiksliai tame pačiame erdvės taške: dviejų milimetrų skersmens kuro sferoje. Jie skirti tiekti 1,8 megadžaulio energijos per kelias milijardines sekundės dalis. To pakanka, kad kuras suspaustų iki 50 mikrometrų skersmens taškelio ir įkaitintų iki trijų milijonų laipsnių Celsijaus. Praėjusį mėnesį pirmą kartą kartu iššauti lazeriai iki šiol gamino 1,1 megadžaulio impulsus.
Priklausomai nuo to, kaip skaičiuojate, jis yra nuo 60 iki 100 kartų energingesnis nei bet kuri kada nors sukurta lazerinė sistema, sakoma. Edvardas Mozė , pagrindinis LLNL NIF ir fotonų mokslo direktorius. Galiausiai tikimasi, kad kiekvieno impulso sukeltos sintezės reakcijos generuos mažiausiai 10 kartų daugiau nei lazerių tiekiama energija, o tai yra didelis grynasis pelnas, kuris gali būti naudingas energijos generavimui.
3,5 milijardo dolerių vertės objektas, kuriamas 15 metų, buvo finansuojamas pirmiausia kaip būdas geriau suprasti branduolinius ginklus po to, kai 1990-aisiais buvo uždrausta atlikti bandymus. NIF sukels nedidelius termobranduolinius sprogimus, kurie suteiks mokslininkams supratimo apie tai, kas nutinka sprogus branduolinei bombai. Šie duomenys savo ruožtu gali būti naudojami kompiuteriniams modeliams patikrinti, kurie padeda nustatyti, ar Jungtinių Valstijų branduolinės atsargos ir toliau veiks senstant ginklams. Duomenys taip pat galėtų padėti suprasti procesus, kurie maitina saulę ir kitas žvaigždes, ir atsakyti į kitus mokslinius klausimus. Galiausiai, NIF galėtų būti sintezės jėgainės koncepcijos įrodymas.
Norint sukurti sintezę, generuojami 192 lazerio spinduliai, sustiprinami, iš infraraudonųjų spindulių paverčiami ultravioletiniais spinduliais, o tada nukreipiami į nedidelį pieštuko trintuko dydžio auksinį indelį. Tos kanistro viduje yra sfera, kurioje yra kuras: du vandenilio izotopai, vadinami deuteriu ir tričiu. Lazeriai yra išdėstyti aplink sferą, kad sukurtų temperatūrą ir slėgį, reikalingą sintezės reakcijai uždegti. Jei viskas vyks taip, kaip planuota, kai kurie vandenilio atomai turėtų susilieti, gamindami helią ir išskirdami energiją. Tai savo ruožtu turėtų sukelti daugiau sintezės reakcijų, kol baigsis kuras. Visas procesas užtruks vos kelias milijardines sekundės dalis.
Inovatyvus stiklas: Lazerio stiprintuvams reikalingas stiklas buvo pagamintas naudojant specialiai Nacionalinei uždegimo įmonei sukurtus metodus. Pateikiame lydyto ir grubiai pjaustyto neodimiu legiruoto fosfatinio stiklo pavyzdžius.
Mokslininkai jau anksčiau sukūrė sintezę laboratorijoje, tačiau jų eksperimentams reikėjo daugiau energijos, nei jie pagamino. Pavyzdžiui, Energetikos departamento Sandijos nacionalinės laboratorijos sistema, vadinama Z mašina, naudoja elektrą, o ne lazerius, kad suspaustų vandenilio izotopus ir gamintų sintezę. Reikėtų žymiai didesnės Z mašinos versijos, kad būtų sukurta daugiau energijos, nei ji sunaudoja. Moses sako, kad NIF gali pasiekti branduolių sintezės padidėjimą vos per dvejus ar trejus metus, gerokai anksčiau nei bus pradėtas garsesnis ITER sintezės projektas Kadaraše, Prancūzijoje, kuris greičiausiai pradės veikti tik 2018 m. Tai buvo didelis iššūkis ilgą laiką. , taigi pasipiktinimas yra pats blogiausias dalykas, sako Mozė. Bet mes manome, kad matome savo kelią. Kai 2010 ar 2011 m. sudeginsime [sintezę], būsime labai įdomioje vietoje. Manau, kad pasaulis atsibus galimybėms.
Mozė daugiausia kalba apie sintezės jėgainės teikiamas galimybes. Sintezija nekelia pavojaus branduolinio ginklo platinimui, gamina mažai atliekų ir naudoja daug kuro šaltinių, todėl daugelį tūkstančių metų galėtų tiekti daug švarios energijos. Kai kurie teigia, kad kuro – vandenilio – kiekis praktiškai neribojamas, nors siūlomuose reaktoriuose bus naudojamas tritis – vandenilio izotopas, pagamintas iš ličio, kurio yra mažiau.
Dabartinis įrenginys nėra pastatytas elektrai gaminti. Tačiau Mosesas sako, kad su tinkamu finansavimu elektrinė, naudojanti branduolių sintezę iš tokios sistemos kaip NIF, galėtų veikti po dešimtmečio. Priešingai, iki elektrinių, pagrįstų Z mašina Sandijoje arba ITER sistema Prancūzijoje, liko dešimtmečiai.
Tačiau kiti ekspertai yra skeptiškesni. Jei NIF bus sėkmingas, jie vis tiek bus labai toli nuo to, kad tai taptų praktiniu energijos šaltiniu, sako Ianas Hutchinsonas , MIT profesorius ir branduolinio mokslo bei inžinerijos vadovas. Pavyzdžiui, pasak jo, elektrinėje lazeriai turėtų šaudyti daug dažniau nei NIF lazeriai – 5–10 kartų per sekundę, o ne kartą per porą dienų, kaip dabar įmanoma. (Kiekvienas sprogimas išskirtų energiją, lygią maždaug penkioms kilovatvalandėms elektros energijos: palyginimui, vidutinė atominė elektrinė per metus pagamina 12,4 milijardo kilovatvalandžių, o vidutiniam namui reikia apie 1000 kilovatvalandžių per mėnesį.)
Priešingai, ITER naudos magnetinį karštos plazmos uždarymą, kad sukurtų sintezę – sistemą, kuri gamina nenutrūkstamą energijos srautą, kuris galėtų būti labiau tinkamas elektros gamybai nei labai trumpi NIF gaminami energijos srautai.
Nesvarbu, ar tai veda į sintezės jėgaines, NIF yra reikšmingas, sako Stewartas Prageris Prinstono universiteto Energetikos plazmos fizikos laboratorijos direktorius. Mokslas, kurį tai padarys, negali būti atliktas kitur, sako jis.