
破纪录的秘密核融合已经揭示了一秒钟内吐出100亿瓦的功率的实验:一种“自加热”或“燃烧” - 中子繁殖的等离子体氢根据研究人员的说法,实验中使用的燃油胶囊内部。
去年,北加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家宣布,在国家点火设施(NIF)的100万亿秒(NIF)中宣布了1.3兆的能源的记录。现场科学报道当时。 NIF科学家在两篇新的研究论文中表明,成就是由于融合发生了融合的世界最强大的激光系统的核心,小腔和燃料胶囊的精确工程归功于。
尽管燃料胶囊仅大约一毫米(0.04英寸),而融合反应仅持续了最短时间的时间,但其输出量等于阳光的所有能量的约10%地球研究人员报告说,每一个瞬间。
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研究人员说,反应爆发出了很多能量,因为融合的过程本身将剩余的燃料加热到足够热的血浆中,以实现进一步的融合反应。
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的物理学家安妮·克里奇(Annie Kritcher)在一封电子邮件中告诉Live Science。克里奇(Kritcher)是1月26日发表的一项研究的主要作者自然物理学描述了如何优化NIF以实现燃烧等离子体的方式,以及另一项发表在自然详细介绍了2020年和2021年初在NIF进行的第一次燃烧的血浆实验的同一天。
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核融合是驱动恒星像太阳这样的过程。它与核裂变不同,核裂变在地球上的发电厂中用于通过分裂沉重的原子核产生能量 - 钚- 进入较小的原子核。
当原子核被“融合”(即连接在一起)成较大的核时,核融合会释放出大量的能量。
最简单的融合类型是由氢气的,研究人员希望有一天可以使用地球海洋中大量的氢气发展为相对“清洁”的动力源。
由于恒星非常大,因此它们的强力意味着融合反应发生在很高的压力下。但是在地球上,这种压力并不可行,因此融合反应必须在非常高的温度下进行。 (在给定的体积中,随着气体温度的升高,根据盖伊·卢萨克(Gay-Lussac)定律,压力也会增加,反之亦然。
不同的实验者提出了在高温下保持融合反应的不同方法,而国家点火设施则专门采用一种称为“惯性限制”的方法。它通过使用192个高功率激光器在中心击中一小块氢来创造高温,这些激光本身就消耗了大量的能量,只能每天左右发射一次。
惯性限制方法是针对测试热核武器的开创性的,这与成为可行的电源相去甚远 - 这样的电源必须每秒蒸发几个这样的燃料颗粒,以产生足够的能量输出,以产生有用的电力。
但是,NIF最近在实现极高的能量输出方面表现出了成功,即使只是短暂的时刻。 8月份的实验几乎从燃料颗粒中产生了尽可能多的能量,研究人员期望未来的实验更加强大。
惯性监禁
两项新研究描述了在100瓦反应前几个月进行的燃烧血浆实验。那些早期的实验最终从仅200微克(0.000007盎司)的氢燃料的颗粒产生了170千焦的能量,这是任何早期实验的能量输出的三倍。
它是通过小心地塑造燃料胶囊的方法(一个封闭了颗粒的聚碳酸酯钻石的微小球形壳)来实现的 - 含有它的空腔 - 一个小的圆柱体(不是很放射性的)铀衬里金子,被称为Hohlraum。
新的设计使加热颗粒的NIF激光器可以在Hohlraum内部更有效地工作,而胶囊的热外壳可以快速向外扩展,而燃料颗粒则“崩溃”,从而使燃料在如此高的温度下融合,以至于使颗粒的其他部件加热到血浆中。
物理学家Alex Zylstra在一封电子邮件中告诉Live Science:“这是重要的,因为这是从融合到我们投入的能量中产生大量能量的必要步骤。” Zylstra领导了最初的燃烧血浆实验,并且是自然研究的主要作者。
他说,尽管在惯性限制融合可以用作电源之前,将需要更多的科学里程碑,但实现“燃烧”等离子体的步骤将使科学家能够更多地了解该过程。
Zylstra说:“ NIF(NIF)燃烧等离子体正在处于一个新的状态,我们可以科学地研究这种情况。”
克里切(Kritchertokamaks- 不仅是通过惯性限制融合实现的反应。
她说:“这项工作很重要,因为它可以访问新的等离子体物理制度,这将为整个融合社区提供丰富的了解。”
最初发表在现场科学上。