211service.com
Pasaulē lielākais lāzers darbojas
Pasaulē enerģiskākā lāzeru sistēma, kas paredzēta kodolsintēzes radīšanai — tāda pati reakcija, kas darbina sauli, ir izveidota un darbojas. Divu līdz trīs gadu laikā zinātnieki plāno radīt kodolsintēzes reakcijas, kas atbrīvo vairāk enerģijas, nekā nepieciešams to iegūšanai. Ja tie gūs panākumus, tā būs pirmā reize, kad tas tiks darīts kontrolētā veidā – laboratorijā, nevis kodolbumbā, un galu galā tas var novest pie kodolsintēzes spēkstacijām.
Kodolsintēzes centrālais: 192 lāzeri izšaus cauri atverēm šajā sfēriskajā kamerā, fokusējoties netālu no labās puses izvirzītā konusa gala. Kreisajā pusē ir redzams darbinieks servisa modulī.
The Nacionālā aizdedzes iestāde (NIF), kas atrodas ASV Enerģētikas departamenta Lorensa Livermoras nacionālajā laboratorijā (LLNL), sastāv no 192 lāzeriem, kas vienlaikus izšauj tieši tajā pašā kosmosa punktā: degvielas sfērā divu milimetru diametrā. Tie ir paredzēti, lai dažās sekundes miljarddaļās piegādātu 1,8 megadžoulus enerģijas. Tas ir pietiekami, lai saspiestu degvielu līdz 50 mikrometru šķērsām un sasildītu to līdz trim miljoniem grādu pēc Celsija. Lāzeri, kas pirmo reizi tika izšauti kopā pagājušajā mēnesī, līdz šim ir radījuši 1,1 megadžoula impulsus.
Atkarībā no tā, kā jūs to uzskaitāt, tā ir no 60 līdz 100 reižu enerģiskāka nekā jebkura lāzera sistēma, kas jebkad ir uzbūvēta, saka. Edvards Mozus , LLNL galvenais NIF un fotonu zinātnes asociētais direktors. Galu galā sagaidāms, ka kodolsintēzes reakcijas, ko rada katrs impulss, radīs vismaz 10 reizes lielāku enerģiju, ko piegādā lāzeri, kas ir ievērojams tīrais ieguvums, kas varētu būt noderīgs enerģijas ģenerēšanai.
3,5 miljardu dolāru vērtais objekts, kas tika izstrādāts 15 gadus, tika finansēts galvenokārt kā veids, kā labāk izprast kodolieročus pēc izmēģinājumu aizlieguma 90. gados. NIF radīs niecīgus kodoltermiskos sprādzienus, kas sniegs zinātniekiem ieskatu par to, kas notiek, kad sprāgst kodolbumba. Šos datus savukārt var izmantot, lai pārbaudītu datorsimulācijas, kas palīdz noteikt, vai Amerikas Savienoto Valstu kodolieroču krājumi turpinās darboties, ieročiem novecojot. Dati varētu arī sniegt ieskatu procesos, kas darbina sauli un citas zvaigznes, un atbildēt uz citiem zinātniskiem jautājumiem. Visbeidzot, NIF varētu kalpot kā kodolsintēzes spēkstacijas koncepcijas pierādījums.
Lai ģenerētu saplūšanu, tiek ģenerēti 192 lāzera stari, kas tiek pastiprināti, pārveidoti no infrasarkanā starojuma ultravioletajā gaismā un pēc tam tiek novirzīti uz mazu zelta kannu zīmuļa dzēšgumijas lielumā. Šīs tvertnes iekšpusē ir sfēra, kurā ir degviela: divi ūdeņraža izotopi, ko sauc par deitēriju un tritiju. Lāzeri ir novietoti visā sfērā, lai radītu temperatūru un spiedienu, kas nepieciešams kodolsintēzes reakcijas aizdedzināšanai. Ja viss noritēs, kā plānots, dažiem ūdeņraža atomiem vajadzētu saplūst, ražojot hēliju un atbrīvojot enerģiju. Tam, savukārt, vajadzētu izraisīt vairāk kodolsintēzes reakciju, līdz beidzas degviela. Viss process prasīs tikai dažas sekundes miljarddaļas.
Inovatīvs stikls: Lāzera pastiprinātājiem nepieciešamais stikls tika izgatavots, izmantojot paņēmienus, kas īpaši izstrādāti Nacionālajai aizdedzes iekārtai. Šeit ir izkausēta un rupji griezta neodīma leģēta fosfāta stikla piemēri.
Pētnieki jau iepriekš ir radījuši kodolsintēzi laboratorijā, taču viņu eksperimentiem bija nepieciešams vairāk enerģijas, nekā viņi saražoja. Piemēram, Enerģētikas departamenta Sandia National Laboratories sistēma, ko sauc par Z mašīnu, izmanto elektrību, nevis lāzerus, lai saspiestu ūdeņraža izotopus un ražotu kodolsintēzi. Būtu nepieciešama ievērojami lielāka Z mašīnas versija, lai radītu vairāk enerģijas, nekā tā patērē. Mozus saka, ka NIF varētu sasniegt kodolsintēzes pieaugumu tikai divu līdz trīs gadu laikā, krietni apsteidzot slavenāko ITER kodolsintēzes projektu Kadarašā, Francijā, kas, visticamāk, sāks darboties tikai 2018. gadā. Tas ir bijis liels izaicinājums jau ilgu laiku. , tātad augstprātība ir vissliktākā lieta, saka Mozus. Bet mēs domājam, ka redzam savu ceļu caur to. Kad 2010. vai 2011. gadā iegūsim [sintēzes] apdegumu, mēs būsim ļoti aizraujošā vietā. Es domāju, ka pasaule pamodīsies no iespējām.
Mozus galvenokārt atsaucas uz kodolsintēzes spēkstacijas piedāvātajām iespējām. Kodolsintēze nerada kodolieroču izplatības draudus, rada maz atkritumu un izmanto bagātīgus degvielas avotus, tāpēc tā varētu nodrošināt daudz tīras enerģijas daudzus tūkstošus gadu. Daži saka, ka degviela - ūdeņradis - ir praktiski neierobežots, lai gan ierosinātajos reaktoros tiks izmantots tritijs, ūdeņraža izotops, kas izgatavots no litija, kas ir retāk.
Pašreizējā iekārta nav būvēta elektroenerģijas ražošanai. Taču Mozus saka, ka ar atbilstošu finansējumu spēkstacija, kas izmanto kodolsintēzi no tādas sistēmas kā NIF, varētu darboties pēc desmit gadiem. Turpretim spēkstacijas, kuru pamatā ir Z mašīna Sandijā vai ITER sistēma Francijā, ir desmitiem gadu attālumā.
Tomēr citi eksperti ir skeptiskāki. Ja NIF veiksies, viņiem joprojām būs ļoti tālu, lai to pārvērstu par praktisku enerģijas avotu, saka Īans Hačinsons , profesors un kodolzinātņu un inženierzinātņu vadītājs MIT. Piemēram, viņš saka, ka spēkstacijai būtu nepieciešams, lai lāzeri izšautu daudz biežāk nekā NIF lāzeri - 5 līdz 10 reizes sekundē, nevis reizi pāris dienās, kā tas ir iespējams tagad. (Katrs sprādziens atbrīvotu enerģiju, kas līdzvērtīga aptuveni piecām kilovatstundām elektroenerģijas: salīdzinājumam, vidēja atomelektrostacija saražo 12,4 miljardus kilovatstundu gadā, savukārt vidējai mājai ir nepieciešams aptuveni 1000 kilovatstundu mēnesī.)
Turpretim ITER izmantos karstas plazmas magnētisko norobežojumu, lai ražotu kodolsintēzi, sistēmu, kas ražo nepārtrauktu enerģijas plūsmu, kas varētu būt piemērotāka elektroenerģijas ražošanai nekā ļoti īsi enerģijas uzliesmojumi, ko ražo NIF, viņš saka.
Neatkarīgi no tā, vai tas noved pie kodolsintēzes spēkstacijām, NIF ir nozīmīgs, saka Stjuarts Prāgers Prinstonas universitātes Enerģētikas plazmas fizikas laboratorijas direktors. Viņš saka, ka zinātni, ko tas padarīs iespējamu, nevar veikt citur.