Fizycy z USA i Japonii po raz pierwszy zaobserwowali fuzję jądrową między protonami i atomami boru-11 w magnetycznie ograniczonej plazmie. Mówią, że wynik pokazuje potencjał syntezy protonowo-borowej jako obfitego, ekonomicznego źródła energii. Ale inni ostrzegają, że naukowe podstawy takiego źródła energii pozostają w dużej mierze nieudowodnione i że na drodze do komercyjnych elektrowni stoją ogromne przeszkody techniczne.
Wszystkie formy syntezy jądrowej obiecują prawie nieograniczoną, czystą energię obciążenia podstawowego bez problemów związanych z możliwym stopieniem i długowiecznymi odpadami, które są plagą rozszczepienia. Ale proton-bor (s11B) synteza jądrowa ma kilka dodatkowych zalet w porównaniu z bardziej powszechnymi reakcjami obejmującymi izotopy wodoru, deuter i tryt.
Bor można łatwo wydobywać, podczas gdy tryt jest rzadki na Ziemi i trudny do sztucznego wytworzenia. Reakcje proton-bor wytwarzają również trzy atomy helu (cząstki alfa) – których energię można w zasadzie przekształcić bezpośrednio w energię elektryczną – nie generując przy tym neutronów, co znacznie zmniejsza skażenie radioaktywne elementów reaktora.
Jednak te plusy mają swoją cenę. Sama fuzja deuteru i trytu wymaga ogromnych temperatur, aby pokonać wzajemne odpychanie się jąder – około 100 milionów kelwinów. Jednak reakcje protonowo-borowe wymagają jeszcze bardziej ekstremalnych warunków – około 1.5 miliarda kelwinów.
Jako autorzy najnowszych badań wyjaśnić w artykule opublikowanym w Nature Communications, im wyższa temperatura plazmy, tym więcej energii jest zwykle wypromieniowywane w postaci promieniowania synchrotronowego i bremsstrahlunga. Wskazują, że utrudnia to wytworzenie większej ilości energii w reakcjach syntezy jądrowej, niż jest to potrzebne do zasilania reaktora – poważny problem, gdy elektrownia komercyjna prawdopodobnie będzie potrzebować przyrostu energii na poziomie co najmniej 50, aby przezwyciężyć nieefektywność w wytwarzaniu energii proces.
Nowa praca została przeprowadzona przez Richarda Magee i współpracowników z kalifornijskiej firmy zajmującej się syntezą jądrową Technologie TAE wraz z naukowcami z Narodowy Instytut Nauk o Fuzji w Toki w Japonii. Naukowcy przeprowadzili swoje eksperymenty na należącym do instytutu Large Helical Device (LHD), stellaratorze z niezbędnym paliwem termojądrowym już na miejscu – protony są wystrzeliwane jako wysokoenergetyczne neutralne wiązki, podczas gdy proszek boru jest wtryskiwany do plazmy, aby pomóc zredukować zanieczyszczenia.
Firma TAE dostarczyła detektor, który opierał się na częściowo zubożonym półprzewodniku krzemowym generującym prąd po uderzeniu cząstek alfa. Został stworzony, aby uniknąć błędnego rejestrowania sygnałów z promieni rentgenowskich i innego promieniowania plazmy, ponieważ był odchylony od plazmy rdzenia i kierowany do niej naładowanymi cząstkami alfa przez duże pole magnetyczne LHD.
W lutym ubiegłego roku badacze wykonali kilkadziesiąt eksperymentalnych ujęć. Obserwowali reakcje syntezy jądrowej, porównując sygnał na swoim detektorze przed i po włączeniu neutralnych wiązek, a także wykonując kilka strzałów bez proszku boru. Dopiero gdy mieli zarówno neutralne belki, jak i proszek boru, uzyskali skok wydajności – której dokładna wartość powiedziała im, że produkują około 1012 reakcji syntezy jądrowej na sekundę, co zgadzało się z symulacjami komputerowymi.
Zbliżające się wyzwania
To nie pierwsza demonstracja fuzji proton-bor – naukowcy obserwowali ją wcześniej za pomocą akceleratorów cząstek i potężnych laserów. Jednak amerykańsko-japońska współpraca dowodzi, że ważne jest zbadanie reakcji tam, gdzie ostatecznie zostanie ona wykorzystana – w zamkniętej magnetycznie plazmie termojądrowej. Naukowcy przyznają, że należy wykonać znacznie więcej pracy, ale są przekonani, że TAE osiągnie przyrost energii w jednym ze swoich urządzeń.
Rzeczywiście, TAE twierdzi, że jest na dobrej drodze do komercyjnej energii termojądrowej. Firma zbudowała serię coraz bardziej wyrafinowanych reaktorów w celu zbadania fuzji w konfiguracji odwróconej pola, która polega na wystrzeliwaniu impulsów plazmy do komory i utrzymywaniu ich w miejscu magnetycznie poprzez obracanie. Żadne z dotychczasowych urządzeń nie wykazało fuzji protonowo-borowej – obecny reaktor „Norman” wykorzystujący plazmę wodorową – ale firma twierdzi, że zamierza wysłać energię elektryczną do sieci z pilotażowej elektrowni protonowo-borowej na początku lat 2030. XX wieku.
Kamień milowy zapłonu National Ignition Facility daje nowy impuls do syntezy laserowej
Petera Norreysa, fizyk plazmowy z University of Oxford w Wielkiej Brytanii, mówi, że naukowcy wykonali „dobrą robotę” w swoich eksperymentach. Twierdzi jednak, że fuzja protonowo-borowa wciąż jest daleka od rywalizacji z reakcjami deuteru i trytu. Mówi, że jedną z potencjalnych komplikacji jest potrzeba relatywistycznych opisów dynamiki plazmy w tak wysokich temperaturach. Uważa również za prawdopodobne, że promieniowanie bremsstrahlung może osłabić uwięzienie plazmy poprzez erozję wewnętrznych powierzchni reaktora.
Naukowcy z konsorcjum EUROfusion w Garching w Niemczech również są chronieni. Tony Donné, Hartmut Zohm i Volker Naulin powiedzieli Świat Fizyki że zaobserwowana szybkość reakcji w ostatnich eksperymentach jest o około dziesięć rzędów wielkości za mała, aby mogła być użyteczna dla energii syntezy jądrowej (biorąc pod uwagę niską gęstość mocy proton-bor).
Mają „poważne wątpliwości”, czy kiedykolwiek będzie możliwe osiągnięcie zysków potrzebnych do komercyjnego wytwarzania energii i ostrzegają, że promieniowanie bremsstrahlung może w rzeczywistości być tak silne, że przekracza moc potrzebną do ogrzewania i kontrolowania plazmy – powodując, że plazma zawalić się.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/proton-boron-fusion-passes-scientific-milestone/
- :Jest
- 1
- 100
- a
- O nas
- AC
- akceleratory
- Konto
- Osiągać
- uznać
- Dodatkowy
- Po
- Alfa
- już
- i
- SĄ
- Argumentuje
- na około
- AS
- At
- Autorzy
- podstawa
- BE
- zanim
- jest
- pomiędzy
- Miliard
- Przynosi
- wybudowany
- by
- CAN
- noszenie
- spowodowanie
- Izba
- naładowany
- roszczenia
- współpraca
- Zawalić się
- koledzy
- jak
- handlowy
- sukcesy firma
- w porównaniu
- porównanie
- składniki
- komputer
- Warunki
- pewność
- systemu
- konsorcjum
- kontrola
- przeliczone
- rdzeń
- mógłby
- Para
- Aktualny
- Data
- wykazać
- demonstruje
- gęstość
- urządzenie
- urządzenia
- ZROBIŁ
- trudny
- bezpośrednio
- tuzin
- dynamika
- Wcześnie
- Ziemia
- z łatwością
- elektryczność
- energia
- ogromny
- EVER
- przekracza
- eksploatowany
- odkryj
- skrajny
- Łatwość
- luty
- pole
- w porządku
- wypalania
- Firma
- i terminów, a
- pierwszy raz
- W razie zamówieenia projektu
- Nasz formularz
- formularze
- świeży
- od
- Paliwo
- fuzja
- Wzrost
- Zyski
- Generować
- generujący
- generacja
- Niemcy
- otrzymać
- Krata
- Have
- mający
- hel
- pomoc
- Wysoki
- wyższy
- przytrzymaj
- przytrzymanie
- HTTPS
- olbrzymi
- Przeszkody
- Uwodornienia
- Zapłon
- obraz
- ważny
- in
- coraz bardziej
- Informacja
- Instytut
- zamierza
- problem
- IT
- JEGO
- samo
- Japonia
- Japonii
- jpg
- skok
- duży
- w dużej mierze
- laser
- Lasery
- Nazwisko
- Ostatni rok
- firmy
- Prawdopodobnie
- bezgraniczny
- niski
- zrobiony
- Pole magnetyczne
- Mainstream
- poważny
- WYKONUJE
- Maksymalna szerokość
- Odwilż
- kamień milowy
- milion
- zaminowany
- jeszcze
- wzajemny
- narodowy
- Natura
- Blisko
- niezbędny
- Potrzebować
- potrzebne
- wymagania
- Neutralny
- neutrony
- Nowości
- jądrowy
- Fuzja nuklearna
- of
- on
- ONE
- Zlecenia
- Inne
- Pozostałe
- wydajność
- Przezwyciężać
- Oxford
- Papier
- cząstka
- przebiegi
- Fizyka
- pilot
- Miejsce
- Plaga
- Rośliny
- Plazma
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- plus
- punkt
- zwrotnica
- możliwy
- potencjał
- power
- elektrownie
- mocny
- poprzednio
- Cena
- zasada
- Problem
- problemy
- wygląda tak
- produkować
- obietnica
- protony
- pod warunkiem,
- opublikowany
- Naciskać
- Promieniowanie
- RZADKO SPOTYKANY
- Kurs
- reakcja
- Reakcje
- zmniejszyć
- redukcja
- rejestracji
- szczątki
- Wymaga
- Badania naukowe
- Badacze
- Richard
- Pokój
- mówią
- nauka
- Naukowcy
- druga
- Semiconductor
- Serie
- kilka
- Signal
- Sygnały
- Krzem
- mały
- So
- kilka
- wyrafinowany
- Źródło
- Sparks
- stoisko
- Nadal
- silny
- Badanie
- w zasadzie
- taki
- biorąc
- zespół
- Techniczny
- Technologies
- dziesięć
- że
- Połączenia
- UK
- ich
- Im
- a tym samym
- Myśli
- trzy
- Przez
- miniatur
- czas
- do
- razem
- Tony
- także
- prawdziwy
- Obrócenie
- Uk
- Ostatecznie
- uniwersytet
- University of Oxford
- us
- zazwyczaj
- wartość
- Marnotrawstwo
- Droga..
- DOBRZE
- który
- Podczas
- będzie
- w
- bez
- Praca
- by
- rok
- zefirnet