Ученые из Лаборатории лазерной энергетики Университета Рочестера (LLE) продемонстрировали эффективный “свечной зажигатель” для экспериментов по инерциальному удержанию с использованием прямого нагрева, открывая новые перспективы в области термоядерного синтеза. В двух исследованиях ( 1 , 2 ), опубликованных в журнале Nature Physics, авторы делятся результатами своих экспериментов и обсуждают их применение в крупномасштабных проектах, что может привести к успешному получению энергии синтеза в будущем.
LLE является крупнейшей университетской программой Министерства энергетики США и обладает системой лазера OMEGA, самым мощным университетским лазером в мире, мощность которого, тем не менее, в сто раз меньше, чем у Национальной установки по зажиганию (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии.
Используя систему OMEGA, ученые из Рочестера успешно провели серию экспериментов, в ходе которых на маленькие капсулы с топливом из дейтерия и трития было направлено 28 килоджоулей лазерной энергии. Это привело к имплозии капсул и производству плазмы, достаточно горячей для инициации термоядерных реакций между ядрами топлива. Эксперименты показали, что реакции синтеза производят больше энергии, чем содержится в центральной горячей плазме.
В отличие от косвенного метода нагрева, используемого в NIF, где лазерный свет превращается в рентгеновское излучение, вызывающее имплозию капсулы, эксперименты на OMEGA используют прямое лазерное освещение. Это принципиально отличает подходы и предоставляет новые возможности для развития технологии.
“Достижение более высокого уровня энергии синтеза, чем внутреннее энергетическое содержание места реакции, является важным порогом,” говорит ведущий автор первого исследования Коннор Уильямс, ныне научный сотрудник в Национальных лабораториях Сандиа. “Это необходимое условие для достижения горящего плазменного состояния или зажигания.”
Важным фактором успеха стало развитие нового метода проектирования имплозии на основе статистических прогнозов и алгоритмов машинного обучения, что позволило значительно улучшить эффективность экспериментов.
Сотрудничество большого числа ученых, инженеров и технического персонала было ключевым для успешной работы сложной лазерной установки, а также взаимодействие с исследователями из Центра плазменного научного исследования и синтеза Массачусетского технологического института и компании General Atomics способствовало проведению экспериментов.
Таким образом, результаты исследований открывают путь к разработке новых подходов в области термоядерного синтеза, обещая прорывы в получении чистой и безграничной энергии в будущем.
Источник: SecurityLab