Naukowcy z National Ignition Facility w Kalifornii ogłosili historyczny przełom podczas konferencji prasowej. Zespół NIF przprowadził reakcję fuzji jądrowej zasilanej laserowo, która przekroczyła "naukowy próg rentowności". Oznacza to, że podczas tej reakcji wytworzono więcej energii, niż zużyto!
Jak udało się tego dokonać? Proces ten był możliwy dzięki potężnym laserom, które wystrzeliwuje się w cylinder zawierający kapsułę węglową o dużej gęstości i wadze 4,25 mg. Owa kapsuła jest napełniona deuterem i trytem, dwiema formami ciężkiego wodoru. Po napromieniowaniu laserem urządzenie działa jak potężny piec rentgenowski, równomiernie bombardując powierzchnię kapsuły, co prowadzi do jej podgrzewania i implozji. W rezultacie uzyskuje się ciśnienie wynoszące 600 miliardów atmosfer i temperaturę na poziomie 151 milionów stopni Celsjusza. Dla porównania, na Słońcu te wartości wynoszą 200 miliardów atmosfer i 16 milionów stopni. Takie warunki pozwalają na łączenie atomów deuteru i trytu w hel, przy czym uwalniana jest ogromna ilość energii.
Jednym z wyzwań było radzenie sobie z geometrycznymi asymetriami w implozji paliwa. Nawet niewielkie nierówności w kapsule mogły wpływać na wydajność. Naukowcy pracowali nad stworzeniem kapsuł o wyższej jakości, aby zminimalizować te niedoskonałości. Innym problemem była obecność węgla w paliwie deuterowo-trytowym, co prowadziło do strat energii. Jednak badacze skoncentrowali się na rozwiązaniu tego problemu, tworząc kapsuły z mniejszą ilością węgla i stawiając na jednolite ścianki.
Naukowcy pomogli sobie w sukcesie poprzez wprowadzenie nowej metody zwanej "transferem energii wiązki poprzecznej", która znacząco poprawiła symetrię reakcji wewnątrz kapsuły. Ostatecznie, wszystko to umożliwiło zwiększenie produkcji energii termojądrowej.
Kolejnym kluczowym aspektem przekroczenia "naukowego progu rentowności" była większa objętość reagującej plazmy wewnątrz kapsuły. Analizując dane z eksperymentów przeprowadzonych w marcu i sierpniu 2021 roku, naukowcy odkryli, że czterokrotny wzrost objętości odpowiadał aż dwudziestokrotnemu wzrostowi produkcji energii syntezy jądrowej. Wszystko to jest wynikiem zwiększonego samonagrzewania się paliwa przez cząstki alfa, które powstają w procesie fuzji.
Choć uzyskana energia termojądrowa jest wciąż niższa niż 300-500 MJ energii koniecznej do obsługi systemu to potencjał tej technologii jest ogromny. Na przykład: zastąpienie obecnych rozwiązań i wsparcie systemu m.in. nowoczesnymi diodami laserowymi o dużej mocy może znacząco zmniejszyć zużycie energii elektrycznej i zbliżyć nas do osiągnięcia odpowiedniej wydajności syntezy jądrowej.
Energia termojądrowa zasilająca nasz świat staje się coraz bardziej realna, a przyszłość wydaje się naprawdę obiecująca. Jedno jest pewne — mamy szansę na rewolucję w dziedzinie energii, która może zmienić nasz świat. Naukowcy muszą rozwiązać niestety jeszcze szereg problemów, które na razie oddalają nas od reaktorów termojądrowych produkujących energię dla naszych domostw.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
