Fúzia na pokraji vznietenia v Národnom zapaľovacom zariadení

Experimenty uskutočnené v auguste dosiahli rekordný výnos viac ako 1,3 megajoulov.

Po desaťročiach výskumu fúzie v zotrvačnej väzbe bol prvýkrát dosiahnutý rekordný výťažok viac ako 1,3 megajoulov (MJ) z fúznych reakcií v laboratóriu počas experimentu v Národnom zapaľovacom zariadení (NIF) Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v r. august . 8, 2021. Tieto výsledky znamenajú 8-násobné zlepšenie v porovnaní s experimentmi uskutočnenými na jar 2021 a 25-násobné zvýšenie v porovnaní s rekordným výnosom NIF v roku 2018 (obrázok 1).

NIF presne nasmeruje, zväčší, odráža a zaostrí 192 výkonných laserových lúčov na ciele veľké ako guma na ceruzku v priebehu niekoľkých miliárd sekúnd. NIF generuje cieľové teploty presahujúce 180 miliónov F ​​a tlaky viac ako 100 miliárd zemských atmosfér. Tieto extrémne podmienky spôsobujú, že sa atómy vodíka v cieli spájajú a uvoľňujú energiu v riadenej termonukleárnej reakcii.

Obrázok 1. Tento obrázok ukazuje výťažok fúzie (megajoule) od roku 2011 do súčasnosti. Kredity: LLNL

Fyzik LLNL Debbie Callahan 63. bude o tomto úspechu diskutovať na plenárnom zasadnutí o^tretí Výročné zasadnutie Divízie fyziky plazmy APS. Aj keď sa o tomto úspechu venovala veľká pozornosť médiám, táto prednáška bude predstavovať prvú príležitosť zaoberať sa týmito výsledkami a posunúť sa vpred v prostredí vedeckej konferencie.

Dosiahnutie týchto veľkých výťažkov je dlhodobým cieľom výskumu fúzie v inerciálnom obmedzení a stavia výskumníkov na prah zapálenia fúzie, čo je dôležitý cieľ NIF, najväčšieho a najefektívnejšieho lasera na svete.

Komunita zaoberajúca sa výskumom fúzie používa niekoľko technických definícií zapálenia, ale Národná akadémia vied prijala definíciu „získania jednoty“ v revízii NIF v roku 1997, čo znamená, že fúzia je vyššia ako energia lasera. Tento experiment priniesol fúzny výťažok približne dvoch tretín laserovej energie, čo bolo blízko k tomuto cieľu.

Niekoľko prebiehajúcich experimentov vyvinutých tímom NIF v priebehu rokov zahŕňa novú diagnostiku; Vylepšenia cieľovej formulácie obalu kapsuly, plniacej trubice a hohlrum (zlatý valec, ktorý drží cieľovú kapsulu); Lepšia laserová presnosť; a konštrukčné zmeny na zvýšenie energie spojenej s implóziou a kompresiou implózie.

Tieto pokroky otvárajú prístup k novému experimentálnemu režimu spolu s novými cestami pre výskum a príležitosťou na referenčné modelovanie, ktoré sa má použiť na pochopenie blízkosti vznietenia.

Zasadnutie: 63. výročné zasadnutie APS divízie fyziky plazmy

AR01,0001Získanie horiacej plazmy v laseri National Ignition Facility (NIF).