直接驱动融合的第一个

直接驱动融合的第一个

罗切斯特大学的科学家们在激光聚变研究中迈出了重要的一步。

在激光能量的高校实验室使用欧米茄激光实验(LLE)有条件能够产生融合产量比当前记录激光聚变能源产量的五倍了,只要在相对条件下产生LLE是复制和扩大了在美国国家点火装置(NIF)在加利福尼亚劳伦斯-利弗莫尔国家实验室。

这些发现是通过LLE的科学家Sean Regan,Valeri Goncharov,和合作者进行了多次实验的结果,其论文发表在物理评论快报。 arijit玻色,在罗切斯特工作的Riccardo Betti在物理学的博士生,一个工程学和物理学教授,解释这些结果的快速通讯杂志上发表物理回顾电子纸(R)。

百色报告在LLE的条件会产生超过100千焦(kJ)融合能量如果在NIF复制。虽然这似乎是一个微小的闪烁在世界上不断扩大的能源需求,新的工作代表了一个重要的进步,在长期的国家研究计划,发展聚变作为能源。100 KJ是大约20分钟的一个100瓦的能量输出,但在NIF融合实验,这能量会在不到一秒足以使燃料接近点火条件的步骤十亿分之一发布。

“我们必须压缩热核燃料中大约一半的压力需要点燃它。这是一个涉及许多LLE的科学家和工程师团队努力的结果,”Regan说,LLE的实验组组长。

如果点燃热核燃料会释放出大量的聚变能量,比能量大得多的燃料。

在激光聚变中,一个被点燃的目标就像是一个大约第十毫米的微型恒星,它产生的能量相当于几加仑汽油的十亿分之一秒的一小部分。我们现在还没有,但我们正在取得进展,”Betti说,在激光能量实验室的Robert L. McCrory教授。

从接近需要点燃燃料的条件下,最近两LLE论文报告,欧米茄试验匹配当前NIF纪录时,外推到NIF能量。点燃的目标是在美国激光聚变努力的主要目标。

作为其工作的一部分,研究人员有针对性的LLE的60光束来攻击一个毫米大小的燃料的方法称为惯性约束聚变(ICF)颗粒直接驱动方法。

结果表明,采用LLE的直接驱动方式,拥有世界上最丰富的激光(在一些实验中,术语的出版物,和用户多样性)是一种很有前途的路径,融合和其他方法的一个可行的替代方案,包括使用在NIF。目前,研究人员正在努力通过称为间接驱动的方法使用192个激光束实现融合,其中光是黄金外壳首先转换成X射线称为空腔。虽然尚未实现点火,在ICF社区LLNL科学家和同事们在了解物理学发展间接驱动融合创新取得重大进展。

“我们已经表明,直接驱动方法,是在推进核聚变研究所做的其他工作,”博斯说。

“Arijit的工作非常全面和有说服力的。虽然仍有许多工作要做,这表明在直接驱动方法的重大进展,”Betti说。

在LLE和NIF研究惯性约束核聚变反应,其中发生通过加热和压缩或imploding-a目标包含一个由氘和氚(DT)燃料。目的是使原子碰撞足够的能量,使原子核聚变形成氦原子核和自由中子,在这个过程中释放出大量的能量。

在这两种方法在LLE和NIF的探索,一个主要的挑战是创建一个自持燃烧点燃的燃料,将所有目标的炮弹。因此,重要的是,在最初形成氦原子核的时候,产生足够的热量以保持这个过程的持续。氦原子核被称为α粒子,所产生的热量称为α-加热。

E. Michael Campbell,方法和研究小组的部分副主任,说结果是可能因为一些在直接方法的改进。

一个涉及的目标的60个激光束,现在打击目标更均匀。

“这就像用你的手挤压气球,总有一部分是你的手不流行的地方,”坎贝尔说。如果有可能从表面上的每一个地方挤压一个气球,会有很大的压力在里面。这就是当激光打击一个目标更对称的情况。”

“如果我们能提高我们的方式压缩我们的目标一致,我们可能会得到非常接近的条件,推断在NIF点火。这是我们的重点将放在在不久的将来,”冈查罗夫说,LLE的分工理论的新导演。

另外两个进行了增强,在LLE:目标的壳质量改进以使其更容易压缩,和测量的内壳发生,取得了较好的诊断。研究人员现在能够捕捉目标的内爆的X射线图像的40万亿分之一秒的帧的时间,给他们的信息如何更精确地调整激光和理解物理学。

“我们所做的是显示在核聚变过程中的直接驱动激光的优势,”坎贝尔说。“这应该会导致更多的研究机会,以及在该领域的持续进展。”

玻色说,下一步是开发理论估计,什么是发生在目标壳,因为它是被击中的激光。这些信息将有助于科学家进一步增强。

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