ABD'deki bir lazer füzyon tesisinde çalışan fizikçiler Dünyada bir ilki duyurdular – Kontrollü bir nükleer füzyon reaksiyonundan reaksiyonu güçlendirmek için gerekenden daha fazla enerji üretilmesi. Bunu 3.5 milyar doları kullanarak başardılar Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) – futbol stadyumu büyüklüğünde bir lazer sistemi Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL) Kaliforniya'da. 5 Aralık'ta gerçekleştirilen lazer atışı, iki hidrojen izotopu içeren küçük bir pelletten 3.15 milyon Joule (MJ) enerji açığa çıkardı; bu lazerlerin hedefe ilettiği 2.05 MJ'ye kıyasla.
Dün Washington DC'de düzenlenen bir basın toplantısında konuşan Enerji Bakanlığı Başarıyı duyurmak için LLNL'de silah fiziği ve tasarımı başkanı Mark Herrmann, atılımın ikili bir öneme sahip olduğunu belirtti. Daha acil olarak ABD'nin nükleer silah stokunu test etmeden izleme yeteneğini geliştirmesi gerekirken (NIF'in birincil hedefi), uzun vadede yeni, temiz, sürdürülebilir bir enerji biçimine yol açabilir. Sonucun meslektaşlarını "gerçekten heyecanlandırdığını" söyledi.
ABD'deki Rochester Üniversitesi'nden Michael Campbell için, bilim adamlarının onlarca yıldır hedefi olan "enerji başabaş noktasının" aşılması, füzyon araştırmaları için bir "Wright kardeşler anı" teşkil ediyor. Steven Rose Imperial College London'dan araştırmacılar, sonucun "eylemsiz füzyonun megajoule ölçeğinde çalıştığını kesin olarak gösterdiğini" öne sürüyor.
'Büyük birşey'
NIF, 200 cm uzunluğundaki içi boş metal bir silindirin içine yaklaşık 1 adet yüksek güçlü lazer ışınını hedefleyerek füzyon reaksiyonlarını tetikliyor. Bu süreçte üretilen yoğun X-ışınları, döteryum ve trityum içeren silindirin ortasına yerleştirilen 2 mm çapındaki küresel kapsül üzerinde birleşiyor. Kapsülün dış kısmı fırlatıldığında, döteryum ve trityum içeri doğru zorlanır ve kısa bir an için muazzam basınç ve sıcaklıklara maruz kalır; bu, çekirdeklerin karşılıklı itme kuvvetinin üstesinden gelip kaynaşarak ısı, helyum çekirdekleri ve nötronlar üretmesine yetecek kadar yüksektir.
2009 yılında NIF'yi devreye sokan araştırmacılar, başlangıçta üç yıl sonra başa baş noktasına (ya da dönüm noktası olarak "ateşleme"ye) ulaşmayı öngördüler. Ancak füzyon sırasında oluşan plazmadaki dengesizliklerden ve kapsül patlamalarındaki asimetrilerden kaynaklanan sorunlar, tesisin füzyon çıktısını sınırladı.
Bu noktaya gelebilmek için 10 yıllık bir sorun adım adım çözme çabası gerekti
Ömer Kasırgası
Bilim adamlarının, patlamaları "yanan bir plazma" oluşturabilecek ve helyum çekirdeklerinden lazerin sağladığından daha fazla ısı üretebilecek kadar yeterince anlamaları 2021'in başlarına kadar sürdü. Daha sonra aynı yılın ilerleyen zamanlarında, üretilen ısının soğutmadan kaynaklanan kayıpları geride bıraktığı kendi kendini idame ettiren bir füzyon reaksiyonu elde ettiler ve 1.37 MJ'lik bir enerji verimi elde ettiler.
LLNL fizikçisi Annie Kritcher, en son sonucun, lazer enerjisini biraz artırarak (geçen yıl kullanılan 8 MJ'ye kıyasla yaklaşık %1.92 oranında) kapsülleri biraz daha kalın hale getirerek ve dolayısıyla kusurlara karşı biraz daha dirençli hale getirerek elde edildiğini söylüyor. Ek olarak, füzyon işlemi sırasında lazer ışınları arasında enerji aktararak patlama simetrisini geliştirdiler.
Kritcher'in meslektaşı Alex Zylstra, rekor kıran atışın 1 Aralık'ta yerel saatle sabaha karşı 5'den hemen sonra yapıldığını belirtti. Atış çok miktarda nötron üretti ve laboratuvar müdürü Kim Budil'in ifadesiyle "büyük bir şeyin gerçekleştiğini" akla getirdi. Bununla birlikte, diye ekliyor Budil, benzeri görülmemiş bir ölçümü doğrulamak için birçok başka ölçümün gerçekleştirildiğini ve bağımsız uzmanlardan oluşan bir ekibin, sonuçlar dün açıklanmadan önce hakem incelemesi için getirtildiğini ekliyor.
On yıl süren 'slog'
Livermore'un füzyon programının baş bilim adamı Omar Hurricane'e göre, birkaç yıl önce yanan bir plazmanın gözlemlenmesi göz önüne alındığında başabaş noktasına ulaşılacağına hiç şüphe yoktu. Onun için tek soru dönüm noktasının tam olarak ne zaman gerçekleşeceğiydi. "Bu noktaya gelmek 10 yıllık bir sorun çözme çabası ile adım adım ilerledi" dedi. Fizik dünyası. "On yıl uzun bir süre gibi geliyor ama gerçekte bu kadar zorlu bir bilimsel mücadele için nispeten kısa bir süre olduğunu düşünüyorum."
Ulusal Ateşleme Tesisi'nin lazer füzyon kilometre taşı tartışmayı ateşliyor
Livermore'dan Tammy Ma, nispeten uzun süreler boyunca plazmayı mıknatıslarla tutmak için mıknatıslara dayanan rakip bir planla karşılaştırıldığında, en son sonucun eylemsiz füzyonu nerede bıraktığı konusunda Livermore'dan Tammy Ma, her iki yaklaşımın da "artıları ve artıları" olduğunu söylüyor. Eksileri". Manyetik hapsetme henüz başa baş noktasına ulaşmamış olsa da, teknoloji gelişimi söz konusu olduğunda bunun daha ileri düzeyde olduğunu söylüyor. Aslında NIF'in, her 300 MJ lazer atışı için yaklaşık 2 MJ elektrik harcadığı için pratik füzyon enerjisini göstermek üzere tasarlanmadığını belirtiyor.
Hem Ma hem de Campbell, geliştirilebilecek pek çok alan olduğuna inanıyor. NIF'in 1990'lı yıllardaki teknolojisi yalnızca %0.5 verimli olmasına rağmen Campbell, modern lazerlerin %20'ye kadar çıkabildiğini söylüyor. Hedefteki enerji kazanımında daha fazla iyileştirme ile birleştirildiğinde eylemsiz füzyonun ticari bir gerçekliğe dönüşebileceğini savunuyor. Ancak kendisi, bu noktaya hâlâ muhtemelen onlarca yıl uzakta olduğunu ve öncelikle "birçok zorluğun" aşılması gerektiğini düşünüyor.
