دستیابی به موفقیت فیوژن: NIF به 8.6 megajoules دست می یابد ، رکورد قبلی را خرد می کند

رو به جلو: در حالی که مسیر انرژی همجوشی عملی طولانی است ، پیشرفت های اخیر در تأسیسات ملی احتراق محققان را مجذوب خود کرده است. پیشرفت مداوم این تسهیلات گواهی بر دهه های پایداری است – و نشانه این که سن احتراق کنترل شده همجوشی دیگر یک رویای دوردست نیست.

تسهیلات ملی احتراق (NIF) مستقر در آزمایشگاه ملی لارنس لورنس لورنس لورنس لورنس ، به طور پیوسته میزان انرژی تولید شده در آزمایش های فیوژن خود را افزایش داده است. این تسهیلات که در سال 2022 برای دستیابی به اولین واکنش همجوشی خالص در جهان عناوین ایجاد کرد ، از آن زمان مرزهای آنچه را که ممکن است در همجوشی هسته ای کنترل شده ممکن باشد را تحت فشار قرار داده است.

یک منبع با دانش مستقیم از آزمایشات به این نشر گفت که آزمایشات اخیر در NIF بازده انرژی 5.2 مگاژول را ایجاد کرده است و اخیراً 8.6 مگاژول چشمگیر است. این ارقام نشان دهنده یک جهش قابل توجه از آزمایشگاه برجسته تسهیلات در دسامبر سال 2022 است ، هنگامی که محققان 3.15 مگاژول انرژی را از یک شلیک همجوشی تولید کردند.

این موفقیت اولیه اولین باری بود که یک واکنش فیوژن کنترل شده انرژی بیشتری را نسبت به گلوله سوخت منتشر کرد ، نقطه عطفی که دانشمندان فیوژن برای ده ها سال دنبال کرده بودند.

https://www.youtube.com/watch؟v=6eh2rzad6uc

با وجود این پیشرفت ها ، انرژی تولید شده در هر آزمایش از مقدار مورد نیاز برای تأمین سیستم لیزر NIF بسیار کوتاه است ، چه رسد به اینکه برق را به شبکه وسیع تر تأمین کند. به عنوان مثال ، اولین شات خالص مثبت این مرکز ، برای تأمین انرژی لیزرها به حدود 300 مگاژول نیاز داشت و باعث کاهش تولید انرژی خود واکنش همجوشی شد.

با این حال ، این آزمایش ها هرگز برای تولید قدرت تجاری در این مرحله طراحی نشده اند. درعوض ، آنها به عنوان اثبات اساسی مبنی بر دستیابی به همجوشی هسته ای در یک آزمایشگاه قابل دستیابی هستند – مفهومی که تا همین اواخر تا حد زیادی نظری باقی مانده است.

NIF از تکنیکی که به عنوان همجوشی محاصره اینرسی شناخته می شود ، استفاده می کند. در این فرایند ، یک گلوله ریز از سوخت فیوژن ، متشکل از دوتریوم و تریتیوم و روکش شده در الماس ، درون یک استوانه طلای کوچک به نام Hohlraum قرار می گیرد.

گلوله ، بزرگتر از BB ، در مرکز یک محفظه خلاء کروی 10 متری قرار دارد. با شروع آزمایش ، 192 لیزر با قدرت بالا روی Hohlraum همگرا می شوند ، آن را تبخیر می کنند و باعث ایجاد پشتوانه اشعه ایکس می شوند. این اشعه ایکس گلوله سوخت را بمباران می کند و باعث می شود پوسته الماس آن به یک پلاسما در حال گسترش تبدیل شود.

اتاق هدف در تأسیسات ملی احتراق ، که در آن سال 192 پرتوهای قدرتمند لیزر روی یک گلوله سوخت ریز همگرا می شوند تا شرایط شدید لازم برای همجوشی هسته ای را ایجاد کنند.

فشار ناشی از آن سوخت را به حدی فشرده می کند که فیوز هسته های اتمی ، و یک انفجار انرژی را آزاد می کند.

این سفر طولانی و مشخص شده توسط پیش بینی و مشکلات. در ساعات ابتدایی 5 دسامبر 2022 ، دانشمندان و تکنسین ها در اتاق کنترل NIF جمع شدند و امیدوارند که یک آزمایش با دقت آماده شود و سرانجام به “Breakeven” برسد – نقطه ای که واکنش فیوژن به همان اندازه انرژی تولید می کند.

پس از یک سری تاخیر برای تکمیل تعمیر و نگهداری و نصب نوری جدید ، لیزرها در ساعت 1:03 صبح شلیک شدند و 2.05 مگالول انرژی ماوراء بنفش را به داخل Hohlraum تحویل دادند. در طی لحظه ها ، هشدارهای پرتوی به صدا در آمدند و مانیتورهای تشخیصی عملکرد بی سابقه ای را به ثبت رساندند: 3.15 مگاژول انرژی فیوژن ، تولید شده توسط یک واکنش حرارتی هسته ای خود پایدار.

نزدیک به مونتاژ Hohlraum که در آزمایش های همجوشی محاصره اینرسی در مرکز ملی احتراق مورد استفاده قرار می گیرد. این سیلندر طلای کوچک گلوله سوخت فیوژن را در خود جای داده و نقش مهمی در تبدیل انرژی لیزر به اشعه ایکس برای هدایت فرآیند فیوژن دارد.

این دستاورد به سرعت توسط تیم های کارشناسان تشخیصی تأیید شد و همسالان توسط مشاوران خارجی مورد بررسی قرار گرفتند. در 13 دسامبر 2022 ، وزارت انرژی نتایج را به جهانیان اعلام کرد و نقطه عطفی برای همجوشی محاصره اینرسی را نشان داد.

این آزمایش بیش از دو برابر سوابق انرژی قبلی NIF را نشان داد و نشان از زنده بودن استفاده از فیوژن برای حمایت از برنامه مباشرت ذخیره سازی دولت ملی امنیت هسته ای ، که بازدارنده هسته ای کشور را بدون آزمایش زیرزمینی حفظ می کند.

در ماههای بعد ، NIF همچنان بر این موفقیت ادامه داد. در تاریخ 30 ژوئیه 2023 ، این تسهیلات رکورد جدیدی از 3.88 megajoules تولید کرد. آزمایش های بعدی در اکتبر 2023 شاهد بود که NIF برای سومین بار به احتراق همجوشی دست یافت و به ترتیب بازده 2.4 و 3.4 مگاژول داشت.

این نتایج مداوم در سطوح چند مگاوال ، این مورد را برای انرژی همجوشی اینرسی به عنوان منبع بالقوه قدرت تمیز ، ایمن و تقریباً بی حد و حصر تقویت کرده است.