Регби
Регби

13.02.2014 | Наука

Эксперимент по лазерному термоядерному синтезу дал чистую энергию из топлива

Физики из Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии, используя самый мощный в мире массив лазеров, приблизили к реальности давнюю мечту о неиссякаемом источнике энергии.

Команда исследователей впервые извлекла больше энергии управляемого термоядерного синтеза, чем было поглощено топливом для запуска реакции.

При делении ядер энергия выделяется в ходе распада очень тяжёлых ядер, таких как ядра урана. В то же время ядерный синтез — процесс, отвечающий за горение звёзд и взрывы термоядерных бомб — производит энергию в ходе слияния лёгких ядер, таких как у водорода. В ходе последней реакции, крошечная часть масс отдельных ядер водорода превращается в энергию (напомним, что по Эйнштейну энергию можно выразить через массу).

Управляемая реакция синтеза — крайне сложная задача. Фактически, это приручение горения звезды. С точки зрения физики, одной из самых труднопреодолимых проблем является температура плазмы, генерируемой во время синтеза: она достигает миллионов градусов по Цельсию. Этот вопрос учёные решают по-разному. К примеру, руководители французского эксперимента ITER решили удерживать раскалённую плазму магнитными полями внутри кольцеобразного реактора.

Чтобы преодолеть естественное отталкивание ядер, что необходимо для запуска процессов слияния, нужны огромные энергии. В проекте Ливерморской национальной лаборатории её получают за счёт действия 192 мощнейших лазеров, которые направляют лучи в золотой контейнер в форме арахиса, который называется хольраум (hohlraum). Внутри него в пластмассовой капсуле хранится топливо.

Энергия от лазеров поглощается хольраумом, который затем начинает излучать её в виде рентгеновских лучей, некоторые из которых затем поглощаются топливной капсулой. Затем внешний пластиковый корпус взрывается, создавая имплозию топлива внутри него. За счёт этого плотность вещества повышается достаточно, чтобы вызвать реакцию слияния.

Большая часть энергии лазера, тем не менее, поглощается хольраумом. Именно поэтому так трудно получить на выходе больше энергии, чем на входе.

С сентября 2013 года по январь 2014 года исследователи Ливерморской национальной лаборатории трудились над преодолением многочисленных проблем. Лазерные импульсы физики сформировали таким образом, чтобы большая часть энергии приходилась именно на начало импульса. Таким образом создаётся относительно высокая начальная температура в хольрауме, за счёт чего пластиковая оболочка "разбухает" и становится более устойчивой к внутреннему взрыву, а процесс синтеза не нарушается.

Как сообщается в пресс-релизе лаборатории, исследователи достигли "выигрыша в энергии топлива", то есть соотношение энергии, выпущенной топливом, и энергии поглощённой, составляет 1,2-1,9 частей. Статья с более подробным описанием эксперимента вышла в журнале Nature.

Несмотря на явный успех, физики всё же напоминают, что до полноценного производства неиссякаемой энергии ещё очень далеко. Как создать реактор, который будет способен генерировать больше энергии, чем использовать, учёные пока не придумали. Тем не менее, по словам руководителя проекта по изучению высокоэнергетических рентгеновских импульсов Марка Херрманна (Mark Herrmann), полученные результаты "представляют собой важную веху на пути к осуществлению инерциального термоядерного синтеза с помощью лазеров".

Когда удастся приблизиться к цели ещё на шаг, по-прежнему неизвестно.

Вести.Ru

Фотогармошка 300х250
Аккерманская крепость
Адвокат