การแยกพลังงานจำนวนมากออกจากการรวมกันของอะตอมเป็นธุรกิจที่ยุ่งยากไม่น้อยไปกว่าความท้าทายในการควบคุมเมฆพลาสม่าที่ร้อนแรงมาก
เป้าหมายฟิวชั่นพลังงานสะอาดของเราอาจเป็นขั้นตอนที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นในขณะนี้นักวิจัยได้ปรับแต่งสูตรฟิวชั่นของพวกเขาเพื่อเพิ่มไอออนใหม่ลงในส่วนผสม สิ่งนี้ช่วยให้นักวิจัยได้รับการยึดเกาะที่ดีขึ้นว่าอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงจะเคลื่อนย้ายไม่เพียง แต่ภายในเครื่องปฏิกรณ์บนโลก แต่อาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการทำงานของพวกเขาในดวงดาว
ทีมนักวิจัยที่ MIT ได้ใช้ข้อมูลจากการทดลองที่ดำเนินการกับเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นประเภทหนึ่งที่เรียกว่ากโทคามาคในการสำรวจว่าการเพิ่มไอออนที่สามลงในพลาสมาสองไอออนแบบดั้งเดิมมากขึ้นจะทำให้สิ่งต่าง ๆ สั่นคลอน
วิธีการดังกล่าวช่วยให้นักวิจัยสามารถพัฒนาวิธีการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของการเร่งอนุภาคที่มีประจุโดยใช้คลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความสำคัญอย่างมากในการแสวงหาของเราเพื่อรับพลังงานจากปฏิกิริยาฟิวชั่นมากกว่าที่เราใส่ในปัจจุบัน
โดยหลักการแล้วฟิวชั่นคือการรวมตัวกันของอนุภาคย่อยอะตอมจากองค์ประกอบที่เรียบง่ายและอุดมสมบูรณ์มาเป็นองค์ประกอบที่มีขนาดใหญ่ขึ้นปล่อยพลังงานจำนวนมากในกระบวนการ
ผลประโยชน์จะมีขนาดใหญ่มาก แตกต่างจากนิวเคลียร์ฟิชชันมีขยะเป็นศูนย์ในทางทฤษฎี (และน้อยมากในทางปฏิบัติ) และไม่จำเป็นต้องปรับแต่งแร่กัมมันตรังสีสำหรับเชื้อเพลิง
สิ่งที่เลวร้ายที่สุดที่อาจพูดถึงเกี่ยวกับกระบวนการคือมันจะปล่อยนิวตรอนความเร็วสูงจำนวนมาก โชคดีที่สิ่งเหล่านี้สามารถดูดซึมได้โดยกผ้าห่มของลิเธียมที่พวกเขาสามารถรีไซเคิลเพื่อสร้างเชื้อเพลิงมากขึ้น
ฟิวชั่นสามารถเอาชนะรูปแบบส่วนใหญ่ได้ในความยืดหยุ่น ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาตำแหน่งที่เหมาะสมหรือสภาพอากาศสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่พร้อม
น่าเสียดายที่การได้รับอนุภาคอะตอมเข้าสู่สถานะที่พวกเขาสามารถแยกออกจากกันและสร้างกลับมารวมกันต้องใช้ฟิสิกส์ที่ละเอียดอ่อน
ดวงอาทิตย์มีพื้นที่หรูหราและแรงโน้มถ่วงจำนวนมากเพื่อ จำกัด เรื่องของมัน เราต้องการเทคโนโลยีที่สามารถเพิ่มพลังงานเพียงพอที่จะนำอนุภาคชนิดที่เหมาะสมมารวมกัน
อุปกรณ์เช่น mothballed ในปัจจุบันของ MITAlcator C-Mod Tokamakทำสิ่งนี้โดยใช้สนามแม่เหล็กซึ่งทำให้พลาสมาร้อนอย่างน่าขัน - เช่น150 ล้านองศาเซลเซียสชนิดของไร้สาระ - โดยไม่ต้องไอคอนเทนเนอร์
พลาสมาที่ร้อนแรงและเคลื่อนไหวนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตัดกันของตัวเองซึ่งสนุกเท่าที่ควร โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ทำให้เรื่องทั้งหมดเหมือนเยลลี่ที่เต็มไปด้วยหนอนกับแถบยาง
สำหรับปัญหาทั้งหมดนี้คุณต้องการเงินจำนวนมากสำหรับเจ้าชู้ของคุณ
แม้จะมีการทำงานหนักมานานหลายทศวรรษเราแทบจะไม่ถึงจุดหนึ่งที่ที่เราสามารถทำให้พลาสม่าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงพอสำหรับช่วงเวลาที่มีประสิทธิภาพ
ความก้าวหน้าใด ๆ ที่สามารถช่วยให้เยลลี่อยู่ภายใต้การควบคุมเป็นระยะเวลานานขึ้นในขณะที่ใส่พลังงานน้อยลงและได้รับพลังงานมากขึ้นเป็นโบนัสที่ยิ่งใหญ่
นั่นคือสิ่งที่การวิจัยนี้เข้ามาวิธีหนึ่งที่จะทำให้พลาสม่าเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ในโทเคมักคือการใช้กระบวนการที่เรียกว่าไอออนไซโคลตรอนเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์ (ICRH)
เสาอากาศนอก Tokamak ส่งความถี่ที่ถูกต้องของคลื่นวิทยุผ่านพลาสมาเพื่อกระตุ้นอนุภาคของมันเช่นเดียวกับเตาอบไมโครเวฟที่ซับซ้อนที่สุดในโลก
เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นพลาสมานั้นประกอบด้วยไอออนสองชนิดเช่นไฮโดรเจนไอออน 5 เปอร์เซ็นต์ (หรือโปรตอน) และ 95 เปอร์เซ็นต์ดิวเทอเรียมไอออน(โปรตอนบวกนิวตรอน)
ความแตกต่างนี้หมายถึงไอออนของไฮโดรเจนร้อนขึ้นไปถึงพลังงานที่สูงขึ้นมากทำให้พวกเขาสามารถกระแทกได้ในดิวเทอเรียมและพ่นอนุภาคที่จะชนกับเปลือกนอกของโทคามาคทำให้เกิดความร้อนซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้
ดังนั้นถ้ามีการเพิ่มปริมาณไอออนประเภทที่สาม
นักวิจัยใช้ข้อมูลจากการทดลองที่ผ่านมาเกี่ยวกับ Alcator C-Mod Tokamak ซึ่งเพิ่มฮีเลียม 3 เปอร์เซ็นต์เล็ก ๆ ลงในส่วนผสมและศึกษาผลกระทบที่ซับซ้อนที่มีต่อพฤติกรรมของพลาสมาบิด
นักวิจัยที่สหราชอาณาจักรตอร์เรสอุปกรณ์ฟิวชั่นที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปรู้สึกประทับใจมากกับผลลัพธ์ที่พวกเขาทำซ้ำพวกเขาและสนับสนุนการวัดของตัวเอง
การทดลองพบว่าการเพิ่มส่งผลให้พลังงานเพิ่มขึ้นสิบเท่า ฮีเลียมไอออนถูกผลักเข้าไปในดินแดนของ Megaelectronvolts ซึ่งมีขนาดสูงกว่าสิ่งที่เคยประสบความสำเร็จมาก่อน
"ช่วงพลังงานที่สูงขึ้นเหล่านี้อยู่ในช่วงเดียวกับผลิตภัณฑ์ฟิวชั่นที่เปิดใช้งาน"John C. Wright นักวิจัยกล่าวว่าจากศูนย์วิทยาศาสตร์พลาสมาและศูนย์ฟิวชั่นของ MIT
"เพื่อให้สามารถสร้างไอออนที่มีพลังเช่นนี้ในอุปกรณ์ที่ไม่เปิดใช้งาน-ไม่ได้ทำฟิวชั่นจำนวนมาก-เป็นประโยชน์เพราะเราสามารถศึกษาว่าไอออนกับพลังงานเทียบเคียงได้กับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาฟิวชั่นนั้นดีแค่ไหน"
เพื่อชี้แจงสิ่งนี้ยังไม่ได้เป็นเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นที่ใช้งานได้ แต่การทดสอบการคาดการณ์ที่ทำให้เรามีเทคนิคสำหรับการสร้างแบบจำลองการผสมที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งมีศักยภาพที่จะให้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในขณะที่ดวงตาของเราอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นบนโลกนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จะสนใจว่าแบบจำลองดังกล่าวสามารถช่วยอธิบายฟิวชั่นภายในดวงอาทิตย์ได้อย่างไร
ฟิวชั่นที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ยังคงอยู่บนขอบฟ้าอย่างน้อยทศวรรษที่ดีหรือมากกว่านั้นในอนาคตโดยบัญชีที่มองโลกในแง่ดี แต่มันเริ่มดูเหมือนว่ามันจะกลายเป็นความจริงและสิ่งที่ไม่สามารถมาได้เร็วพอ
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน ฟิสิกส์ธรรมชาติ-
