Зажигание плавлением - Fusion ignition

Зажигание плавлением это точка, в которой термоядерная реакция реакция становится самодостаточный. Это происходит, когда энергия отдаваемый слияние реакции нагревают масса топлива охлаждают его быстрее, чем различные механизмы потерь. На этом этапе внешняя энергия, необходимая для нагрева топлива до температур плавления, больше не требуется.[1] Поскольку скорость плавления зависит от температуры, точка воспламенения для любой данной машины обычно выражается как температура.

Зажигание не следует путать с точка безубыточности, аналогичная концепция, которая сравнивает общую выделяемую энергию с энергией, используемой для нагрева топлива. Ключевое отличие состоит в том, что безубыточность не учитывает потери в окружающую среду, которые не способствуют нагреву топлива и, следовательно, не могут сделать реакцию самоподдерживающейся. Безубыточность - важная цель в термоядерная энергия поле, но зажигание требуется для практической конструкции, производящей энергию.[2]

В природе звезды воспламеняются при температурах, близких к температуре солнце, около 15 миллионов Кельвинов (27 миллионов градусов по Фаренгейту). Звезды настолько велики, что продукты термоядерного синтеза почти всегда будут взаимодействовать с плазмой, прежде чем их энергия будет потеряна в окружающей среде за пределами звезды. Для сравнения, искусственные реакторы намного менее плотны и намного меньше, что позволяет продуктам синтеза легко выходить из топлива. Чтобы компенсировать это, требуются гораздо более высокие скорости плавления и, следовательно, гораздо более высокие температуры; Большинство искусственных термоядерных реакторов рассчитаны на работу при температурах около 100 миллионов градусов или выше.

По состоянию на 2020 год, ни один искусственный реактор не вышел на точку безубыточности, не говоря уже о воспламенении. Однако воспламенение было достигнуто в ядрах детонирующих термоядерное оружие.

Текущее исследование

Лоуренс Ливерморская национальная лаборатория имеет лазерную систему мощностью 1,8 МДж, работающую на полную мощность. Эта лазерная система предназначена для сжатия и нагрева смеси дейтерий и тритий, которые являются изотопами водород, чтобы сжать изотопы до доли их первоначального размера и сплавить их в атомы гелия (высвобождая при этом нейтроны).[3]

В январе 2012 г. Национальный центр зажигания Директор Майк Данн предсказал в пленарном выступлении Photonics West 2012, что возгорание будет достигнуто в NIF к октябрю 2012 года.[4] Однако по состоянию на 2015 г., НИФ работает в условиях от 1/10 до 1/3 безубыточности. Как ни странно, согласно определениям LLNL, возгорание и безубыточность происходят в одной и той же точке из-за специфики эксперимента.

Первый в мире термоядерный реактор, который, по прогнозам, сможет выйти на безубыточность, в настоящее время находится в стадии разработки. Основанный на конструкции реактора Токамак, ИТЭР предназначен для обеспечения термоядерного синтеза в течение длительного периода времени, прежде чем будет нарушена целостность конструкции. Ожидается, что строительство будет завершено в 2025 году.

Эксперты считают, что получение термоядерного зажигания - это первый шаг к потенциально безграничному источнику энергии - ядерному синтезу.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чендлер, Дэвид Л. «Новый проект направлен на термоядерное зажигание». Новости MIT. Массачусетский технологический институт. Получено 24 февраля 2012.
  2. ^ «Национальный центр зажигания: начало новой эры науки». Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинал 2 мая 2012 г.. Получено 26 февраля 2012.
  3. ^ Национальный исследовательский совет (США). Плазменный комитет. Наука о плазме: развитие знаний в национальных интересах. Национальная академическая пресса. п. 24. ISBN  0-309-16436-2.
  4. ^ Хэтчер, Майк (26 января 2012 г.). «PW 2012: термоядерный лазер на пути к 2012 году». Optics.org. Сан-Франциско. Получено 11 января 2019.
  5. ^ Национальный исследовательский совет (США). Плазменный комитет. Наука о плазме: продвижение знаний в национальных интересах. Национальная академическая пресса. ISBN  0-309-16436-2.

внешняя ссылка