Fuusiokokeilut Tuumaa Lähemmäksi Rikkomatta Tavoitetta

{h1}

Fyysikot voivat olla yksi askeleen lähemmäksi fuusioenergian taantuma-tavoitteen saavuttamista käyttäen muunneltuja laserpulsseja, jotka hajottavat yhdessä deuteriumin ja tritiumin ytimiä.

Fuusioenergia on osoittautunut vaikeaksi tavoitteeksi - juokseva vitsi on se, että ihmiskunta on 20 vuotta kaukana käytännöllisestä voimalaitoksesta ja on ollut 60 vuotta.

Se voisi muuttua, sanoi John Edwards, apulaisohjaaja inertia sulkea fuusio ja korkea-energia tiheys tiede National Ignition Facility.

Edwardsin julkaisemassa artikkelissa Physics of Plasmas julkaisi äskettäin artikkelin, jonka mukaan NIF-tutkijat lähestyvät reaktioita, jotka tuottavat enemmän energiaa kuin mitä he tarvitsevat, ja lisäsi, että ydinfuusion toteuttamisen esteet liittyvät teknisiin ongelmiin perusfysiikan sijaan.

Fuusioenergia hyödyntää samaa virtalähdettä, joka aurinko paistaa. Se edellyttää atomien atomien - atomien protonien ja neutronien - työntämistä - muodostamaan raskaampia elementtejä ja vapauttamaan energiaa. Auringon kaltaisissa tähdissä fuusio tapahtuu johtuen vetykaasun valtavasta painosta, joka murtaa protonit auringon keskellä heliumin aikaansaamiseksi. Fuusio eroaa fissioreaktioista, joita käytetään nykyisissä ydinvoimaloissa, joissa atomi hajottaa spontaanisti - radioaktiivisen hajoamisen prosessi - ja vapauttaa energiaa. [Science Fact tai fiktiota? 10 sci-fi-käsitteiden todennäköisyyttä]

Toisin fuusiosta peräisin olevien radioaktiivisten sivutuotteiden kanssa fuusiovoimalat lupaavat paljon energiaa ilman radioaktiivista jätettä; monissa fuusioreaktioissa tuote on heliumia.

Energian tekeminen?

Fuusioreaktion luomiseksi NIF: n tutkijat ampuvat laserit hohlraumiksi tai kultaisesta ontosta sylinteristä. Lasipulsseja, jotka kestävät toisen sekunnin miljardit, osuivat pieneen palloon, joka on täynnä deuteriumia (vetyä ylimääräisellä neutronoinnilla) ja tritiumia (vety kahdella ylimääräisellä neutronaalilla).

Kun lasersäteet osuvat hohlraumiin, kulta antaa X-säteitä, jotka ovat niin tehokkaita, että ne höyrystyvät pallon metallipinnalla. Tämä höyrystyminen asettaa valtavan paineen deuteriumille ja tritiumille ja indusoi fuusiota, pilkkaa vetyatomit heliumiksi sekä yhden neutronin.

Ongelmana on, että jopa pienet epätarkat pinnan pinnalla merkitsevät paineita deuteriumille ja tritiumille, eivät ole täysin täydellisiä. Tulos? "Se implodes kuin porcupine," Edwards kertoi WordsSideKick.com. Tämä epätasainen "käänteinen räjähdys" tuottaa energiajätettä niin, että enemmän energiaa otetaan järjestelmään kuin se tulee ulos.

Mutta parempien implosioiden saamiseksi NIF-tiimi selvitti vaikutuksen vähentämisen. Se tarkoitti muuttamalla laserpulssien muotoa vaihtelemaan niissä kulkevan energian määrää ajan kuluessa. Edwardsin ryhmä totesi, että muuttamalla muotoa aiemmalla tavalla ja tekemällä pulssit lyhyempiä - 10 nanosekuntia 15 nanosekunnin sijaan - he pystyivät tekemään pallot implode tasaisemmin.

Se sai NIF: n lähemmäksi "tieteellistä hajoamispistettä", jossa fuusioreaktion tuottaman energian määrä on sama kuin implosion kineettinen energia. (Laserin energiaa ei lasketa laskelmassa). Juuri nyt, NIF-asennuksesta tulevan energian määrä on noin 80 prosenttia siitä, mitä asetetaan.

Edwardsin mukaan kokeiluja, joiden tarkoituksena on hienosäätää implosio, tulee olemaan.

Mikään tästä ei johda fuusiopohjaiseen voimalaitokseen. Mutta Edwards huomautti, että tämä ei ole oikeastaan ​​- ainakin ei vielä. Osassa tavoitteena on löytää keino hallita implosioita, joita tarvitaan itseään ylläpitävien fuusioreaktion saamiseksi toimimaan.

"NIF on rakennettu sytyttämään fuusiopelletin", sanoi Princeton Plasma Physics Laboratory Stewart Prager. "He eivät saaneet sitä, kun he alun perin totesivat, mutta he edistyvät." NIF rakennettiin vuonna 2008; sen alkuperäinen tehtävä oli saada aikaan syttyminen - taantuma - vuonna 2012.

Fuusion tulevaisuus

Edwards huomautti myös, että fysiikka ainakin toimii samalla tavalla kuin tietokoneen simulaatiot ja teoriat sanovat. Tämä viittaa tekniseen ongelmaan sen sijaan, että tarvitsisi uusia fyysisiä teorioita kuvaamaan, mitä tapahtuu aloilla. [9 suurinta ratkaisematonta mysteeriä fysiikassa]

On olemassa muita menetelmiä fuusioreaktion luomiseksi. Tunnetuin menetelmä, nimeltään tokamak, käyttää magneettikenttiä plasman rajaamiseksi tai kaasua, joka on lämmitetty miljoonaan asteeseen. Kansainvälinen termonukleaarinen kokeellinen reaktori tai ITER, joka on rakennettu Etelä-Ranskassa, tarkastelee tätä tekniikkaa. Vuosien mittaan on rakennettu kymmeniä kokeellisia fuusioreaktoreita; mutta ne on suunniteltu tutkimukselle, ei voimaloiksi. ITER on ensimmäinen, joka on suunniteltu tuottamaan itseään kestäviä reaktioita, mutta se ei edes käynnistä ensimmäisiä reaalimaailman kokeita vuoteen 2020 asti.

Mikä saa meidät fuusiokokeiden suuri kritiikkiin - etteivät ne anna mitään hyötyä kohtuullisessa ajassa. Sekä NIF että ITER ovat kalliita: NIF on 3,5 miljardia dollaria, kun taas ITERin arvioidaan olevan noin 17,5 miljardia dollaria. Fuusio-tutkimus on yleensä tehty 1960-luvulta lähtien.

Myös teknisiä esteitä on olemassa, vaikka NIF saavuttaa sytytyksen. Fuusioreaktiot NIF tutkii kaikkia tuottavia neutroneja. Neutronit, joilla ei ole sähkövarausta, voivat kulkea minkä tahansa materiaalin läpi, joka ei ole kunnolla suojattu. Mutta kun he osuvat muihin atomeihin, he voivat hajottaa heidät tai tehdä mitä tahansa materiaalia, jonka he ovat ottaneet radioaktiivisiksi. ne voivat jopa heikentää metalleja.Tämä tarkoittaa, että radioaktiivisuuden poistamisen lupauksen täyttämiseksi fuusioreaktiot eivät voi sisältää neutronifuusiota, kuten tapahtuu deuteriumilla ja tritiumilla. Toisaalta neutronit saattavat olla ylimääräisen energian lähde - ainakin yksi fuusioreaktorisuunnittelu käyttää boorin ja litiumfluoridisuoloja suojaamaan reaktoriseinät neutronilta ja kuljettamaan niiden lämmön - jota voitaisiin käyttää ajaa turbiineja höyryllä.

François Waelbroeck, Texasin yliopiston fuusiotutkimusinstituutin johtaja totesi, että vaikka deuterium-tritium-fuusiolla on ongelmia - nyt tutkittavaa tyyppiä - ajatus on, että kun tutkijat oppivat tekemään kyseisen reaktiotyön, he voivat siirtyä reaktioihin, jotka eivät aiheuta neutronia. Tällaisiin reaktioihin sisältyy litium tai boori.

Jotkut pienemmät yritykset harjoittavat myös fuusiotutkimustutkimusta - EMC2 on saanut rahoitusta Yhdysvaltain laivastosta tutkimukselleen, vaikka se ei ole julkaissut tuloksia vertaisarvioiduissa aikakauslehdissä. Toiset, kuten Tri-Alpha Energy, General Fusion ja Lawrenceville Plasma Physics, ovat myös suorittaneet erilaisia ​​kokeiluja, vaikka mikään yritys ei ole rakentanut mitään sellaista kuin työskentelevä laitos tai saavuttanut itsensä ylläpitävät reaktiot. Kaikki yritykset keskittyvät fuusioreaktioihin, jotka eivät tuota neutroneja.

Edwards on kuitenkin optimistinen. "Tavoitteenamme on osoittaa, että sytytys on mahdollista", hän sanoi. "Olemme tehneet valtavan määrän edistysaskelia, ja olemme lähellä saavuttamaan, mitä meidän laskelmissamme sanotaan, pitäisi tapahtua sellaisessa järjestelmässä, joka on hieman vaativampi kuin täydet syttymisvauriot".

seurata WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Alkuperäinen WordsSideKick.com-artikkeli.

Fuusiokokeilut Tuumaa Lähemmäksi Rikkomatta Tavoitetta


Video Täydentää: .




Tutkimus


Diabetes Ja Liikalihavuus Amerikassa (Infographic)
Diabetes Ja Liikalihavuus Amerikassa (Infographic)

Mitä Temperamenttisi Sanoo Sinusta (Tai Presidentin Ehdokkaasta)
Mitä Temperamenttisi Sanoo Sinusta (Tai Presidentin Ehdokkaasta)

Tiede Uutiset


Us Tallest Mountainin Yllättävä Sijainti Selittää
Us Tallest Mountainin Yllättävä Sijainti Selittää

Big Butts Voi Lie: Bootylicious Paviaanit Eivät Voi Olla Eniten Hedelmällisiä
Big Butts Voi Lie: Bootylicious Paviaanit Eivät Voi Olla Eniten Hedelmällisiä

"Angel" Kiinni Videosta? Huono Cgi Todennäköisempää

Kosmisen Pölyn Maapallolla Paljastuu Viittaukset Muinaiseen Ilmapiiriin
Kosmisen Pölyn Maapallolla Paljastuu Viittaukset Muinaiseen Ilmapiiriin

Mitä Jos Jokainen Tulivuorenpurkaus Katkesi Kerran?
Mitä Jos Jokainen Tulivuorenpurkaus Katkesi Kerran?


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2024 FI.WordsSideKick.com