Fúzní zapalování - Fusion ignition

Fúzní zapalování je bod, ve kterém a jaderná fůze reakce se stává soběstačný. K tomu dochází, když energie je vydáván fúze reakce zahřívá hmotnost paliva rychleji než různé chladicí mechanismy ztráty. V tomto okamžiku již není potřeba vnější energie potřebná k ohřevu paliva na fúzní teploty.[1] Vzhledem k tomu, že rychlost fúze se mění s teplotou, je bod vznícení jakéhokoli daného stroje obvykle vyjádřen jako teplota.

Zapalování by nemělo být zaměňováno s beze ztrát, podobný koncept, který porovnává celkovou vydávanou energii s energií používanou k ohřevu paliva. Klíčovým rozdílem je, že breakeven ignoruje ztráty okolí, které nepřispívají k ohřevu paliva, a proto nejsou schopné učinit reakci soběstačnou. Breakeven je důležitým cílem v fúzní energie pole, ale pro praktický design výroby energie je nutné zapálení.[2]

V přírodě hvězdy dosahují vznícení při teplotách podobných teplotě slunce, kolem 15 milionů Kelvinů (27 milionů stupňů F). Hvězdy jsou tak velké, že fúzní produkty budou téměř vždy interagovat s plazmou, než může dojít ke ztrátě jejich energie do prostředí na vnější straně hvězdy. Ve srovnání s tím jsou člověkem vyrobené reaktory mnohem méně husté a mnohem menší, což umožňuje fúzním produktům snadno uniknout z paliva. Aby se to vyrovnalo, jsou zapotřebí mnohem vyšší rychlosti fúze, a tedy mnohem vyšší teploty; většina fúzních reaktorů vyrobených člověkem je navržena pro práci při teplotách kolem 100 milionů stupňů nebo vyšších.

Od roku 2020, žádný umělý reaktor nedosáhl zlomového bodu, natož zapálení. Zapalování však bylo dosaženo v jádrech detonace termonukleární zbraně.

Aktuální výzkum

Lawrence Livermore National Laboratory má svůj 1,8 MJ laserový systém běžící na plný výkon. Tento laserový systém je navržen pro stlačování a ohřívání směsi deuterium a tritium, což jsou oba izotopy vodík, aby se komprimovaly izotopy na zlomek jejich původní velikosti a fúzovaly je na atomy helia (uvolňují neutrony v procesu).[3]

V lednu 2012 Národní zapalovací zařízení Režisér Mike Dunne předpověděl na plenárním rozhovoru Photonics West 2012, že zapalování bude v NIF dosaženo do října 2012.[4] Jak 2015, NIF pracuje za podmínek zhruba 1/10 až 1/3 zlomového bodu. Matoucím způsobem podle definic LLNL dochází ke vznícení a zlomovému bodu ve stejném bodě, kvůli specifikům jejich experimentu.

V současné době probíhá první fúzní reaktor na světě, o kterém se předpokládá, že bude „zlomový“. Na základě konstrukce reaktoru Tokamak je záměrem ITER dosáhnout fúze po delší dobu, než bude ovlivněna strukturální integrita. Dokončení stavby se očekává v roce 2025.

Odborníci se domnívají, že dosažení fúzního zapálení je prvním krokem k potenciálně neomezenému zdroji energie, kterým je jaderná fúze.[5]

Viz také

Reference

  1. ^ Chandler, David L. „Nové cíle projektu pro fúzní zapalování“. Zprávy MIT. MIT. Citováno 24. února 2012.
  2. ^ „Národní zapalovací zařízení: nastartování nového věku pro vědu“. Lawrence Livermore National Laboratory. Archivovány od originál dne 2. května 2012. Citováno 26. února 2012.
  3. ^ Národní rada pro výzkum (USA). Výbor pro plazmu. Věda o plazmě: rozvíjení znalostí v národním zájmu. Národní akademický tisk. str. 24. ISBN  0-309-16436-2.
  4. ^ Hatcher, Mike (26. ledna 2012). „PW 2012: fúzní laser na cestě k vypalování v roce 2012“. Optics.org. San Francisco. Citováno 11. ledna 2019.
  5. ^ Národní rada pro výzkum (USA). Výbor pro plazmu. Věda o plazmě: rozvíjení znalostí v národním zájmu. Národní akademický tisk. ISBN  0-309-16436-2.

externí odkazy