Воспламенение термоядерного синтеза - это точка, в которой реакция ядерного синтеза становится самоподдерживающейся . Это происходит, когда энергия , выделяемая реакциями синтеза, нагревает массу топлива быстрее, чем различные механизмы потерь охлаждают ее. На этом этапе больше не требуется внешняя энергия, необходимая для нагрева топлива до температур плавления. [1] Поскольку скорость плавления зависит от температуры, точка воспламенения для любой данной машины обычно выражается как температура.
Зажигание не следует путать с безубыточностью , аналогичной концепцией, при которой общая выделяемая энергия сравнивается 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 области термоядерной энергии , но зажигание необходимо для практической конструкции по производству энергии. [2]
В природе звезды воспламеняются при температуре, аналогичной температуре Солнца , 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 термоядерного 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 [Обновить]ни один реактор, созданный руками человека, не достиг безубыточности, не говоря уже о воспламенении. Однако воспламенение произошло в ядрах детонирующего термоядерного оружия .
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 дейтерия и трития , которые являются изотопами водорода , чтобы сжать изотопы до доли их первоначального размера и сплавить их в атомы гелия (высвобождая нейтроны в процессе). . [3]
В январе 2012 года директор National Ignition Facility Майк Данн во время пленарного выступления Photonics West 2012 предсказал, что зажигание будет достигнуто в NIF к октябрю 2012 года. [4] Однако с 2015 года.[Обновить], 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
- ^ Чендлер, Дэвид Л. «Новый проект направлен на зажигание термоядерным методом» . MIT News . Массачусетский технологический институт . Проверено 24 февраля 2012 года .
- ^ «Национальный центр зажигания: вступая в новую эру науки» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинального 2 -го мая 2012 года . Проверено 26 февраля 2012 года .
- ^ Национальный исследовательский совет (США). Плазменный комитет. Наука о плазме: продвижение знаний в национальных интересах . Национальная академическая пресса. п. 24. ISBN 0-309-16436-2.
- ^ Хэтчер, Майк (26 января 2012 г.). «PW 2012: термоядерный лазер на пути к плану 2012 года» . Optics.org . Сан-Франциско . Проверено 11 января 2019 .
- ^ Национальный исследовательский совет (США). Плазменный комитет. Наука о плазме: продвижение знаний в национальных интересах . Национальная академическая пресса. ISBN 0-309-16436-2.
Внешние ссылки
- Национальный центр зажигания
- Laser Megajoule (на французском языке)