Физики в США и Японии впервые наблюдали ядерный синтез между протонами и атомами бора-11 в удерживаемой магнитом плазме. Говорят, что результат демонстрирует потенциал протонно-борного синтеза как обильного и экономичного источника энергии. Но другие предупреждают, что научная основа для такого источника энергии остается в значительной степени недоказанной и что на пути коммерческих электростанций стоят огромные технические препятствия.
Все формы термоядерного синтеза обещают почти безграничную, чистую базовую энергию без проблем возможного расплавления и долгоживущих отходов, которые мешают делению. Но протон-бор (p11Б) синтез дает пару дополнительных преимуществ по сравнению с более распространенными реакциями с участием изотопов водорода дейтерия и трития.
Бор можно легко добывать, тогда как тритий редко встречается на Земле и его трудно производить искусственно. В реакциях протон-бор также образуются три атома гелия (альфа-частицы), энергия которых в принципе может быть непосредственно преобразована в электричество, при этом не образуются нейтроны, что существенно снижает радиоактивное загрязнение компонентов реактора.
Однако эти плюсы имеют свою цену. Сам синтез дейтерия и трития требует огромных температур для преодоления взаимного отталкивания ядер — около 100 миллионов кельвинов. Но для протонно-борных реакций требуются гораздо более экстремальные условия — около 1.5 миллиарда кельвинов.
Как утверждают авторы последнего исследования объяснить в статье, опубликованной в Природа связи, чем выше температура плазмы, тем больше энергии обычно излучается в виде синхротронного и тормозного излучения. Они отмечают, что это затрудняет получение большего количества энергии в результате термоядерных реакций, чем необходимо для питания реактора, — серьезная проблема, когда коммерческому заводу, вероятно, потребуется прирост энергии не менее 50 для преодоления неэффективности в производстве электроэнергии. процесс.
Новую работу выполнили Ричард Маги и его коллеги из калифорнийской термоядерной компании. ТАЕ Технологии совместно с учеными из Национальный институт термоядерных наук в Токи, Япония. Исследователи провели свои эксперименты на Большом спиральном устройстве (LHD) института, стеллараторе с уже готовым необходимым термоядерным топливом — протоны выпускаются в виде высокоэнергетических нейтральных пучков, а порошок бора вводится в плазму, чтобы уменьшить количество примесей.
Компания TAE предоставила детектор, в основе которого лежал частично обедненный кремниевый полупроводник, генерирующий ток при попадании альфа-частиц. Это было сделано, чтобы избежать ошибочной регистрации сигналов от рентгеновских лучей и другого излучения плазмы, поскольку он был отклонен от плазмы ядра, а заряженные альфа-частицы направлялись к нему большим магнитным полем LHD.
Исследователи выполнили несколько десятков экспериментальных выстрелов в феврале прошлого года. Они наблюдали реакции синтеза, сравнивая сигнал на своем детекторе до и после включения нейтральных лучей, а также выполняя несколько выстрелов без порошка бора. Только когда у них были и нейтральные лучи, и борный порошок, они получили скачок производительности, точное значение которого говорило им, что они производили около 1012 реакций синтеза в секунду, что согласуется с компьютерным моделированием.
Задачи на будущее
Это не первая демонстрация протонно-борного синтеза — ученые ранее уже наблюдали его с помощью ускорителей частиц и мощных лазеров. Но американо-японское сотрудничество утверждает, что важно изучить реакцию там, где она в конечном итоге будет использована — внутри удерживаемой магнитом термоядерной плазмы. Исследователи признают, что предстоит проделать гораздо больше работы, но уверены, что TAE добьется прироста энергии в одном из своих устройств.
Действительно, TAE утверждает, что находится на пути к коммерческой термоядерной энергии. Компания построила серию все более сложных реакторов для исследования термоядерного синтеза с обращенным полем, который включает в себя запуск импульсов плазмы в камеру и удержание их на месте с помощью магнита путем их вращения. Ни одно из устройств на сегодняшний день не продемонстрировало протонно-борный синтез — его нынешний реактор «Норман» использует водородную плазму, — но фирма заявляет, что к началу 2030-х годов намерена подавать электроэнергию в сеть с пилотной протонно-борной электростанции.
Веха зажигания National Ignition Facility дает новый толчок для лазерного синтеза
Питер Норрис, специалист по физике плазмы из Оксфордского университета в Великобритании, говорит, что исследователи проделали «прекрасную работу» в своих экспериментах. Но он утверждает, что синтез протона и бора все еще далек от соперничества с реакциями дейтерия и трития. По его словам, одним из потенциальных осложнений является необходимость релятивистского описания динамики плазмы при таких высоких температурах. Он также считает вероятным, что тормозное излучение может нарушить удержание плазмы, разрушая внутренние поверхности реактора.
Ученые из консорциума EUROfusion в Гархинге, Германия, также находятся под охраной. Тони Донне, Хартмут Зом и Фолькер Наулин рассказали Мир физики что наблюдаемая скорость реакции в последних экспериментах примерно на десять порядков меньше, чем ее можно использовать для получения энергии синтеза (принимая во внимание низкую плотность мощности протона и бора).
Они «сильно сомневаются» в том, что когда-либо будет возможно достичь результатов, необходимых для коммерческого производства электроэнергии, и предостерегают, что тормозное излучение на самом деле может быть настолько сильным, что оно превышает мощность, необходимую для нагрева и управления плазмой, что приводит к тому, что плазма крах.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/proton-boron-fusion-passes-scientific-milestone/
- :является
- 1
- 100
- a
- О нас
- AC
- ускорители
- Учетная запись
- Достигать
- признавать
- дополнительный
- После
- Альфа
- уже
- и
- МЫ
- Утверждает
- около
- AS
- At
- Авторы
- основа
- BE
- до
- не являетесь
- между
- миллиард
- Приносит
- построенный
- by
- CAN
- проведение
- Причинение
- камера
- заряженный
- требования
- сотрудничество
- коллапс
- коллеги
- как
- коммерческая
- Компания
- сравненный
- сравнив
- компоненты
- компьютер
- Условия
- уверенный
- Конфигурация
- консорциум
- контроль
- переделанный
- Основные
- может
- Пара
- Текущий
- Время
- убивают
- демонстрирует
- плотность
- устройство
- Устройства
- DID
- трудный
- непосредственно
- дюжина
- динамика
- Рано
- земля
- легко
- электричество
- энергетика
- огромный
- НИКОГДА
- превышает
- Эксплуатируемый
- Больше
- экстремальный
- Объект
- февраль
- поле
- конец
- стрельба
- Фирма
- First
- Впервые
- Что касается
- форма
- формы
- свежий
- от
- топливо
- слияние
- Gain
- Доходы
- порождать
- порождающий
- поколение
- Germany
- получить
- сетка
- Есть
- имеющий
- гелий
- помощь
- High
- высший
- держать
- проведение
- HTTPS
- огромный
- барьерный бег
- Гидрирование
- Зажигание
- изображение
- важную
- in
- все больше и больше
- информация
- Институт
- намерен
- вопрос
- IT
- ЕГО
- саму трезвость
- Япония
- Японии
- JPG
- Прыгать
- большой
- в значительной степени
- лазер
- лазеры
- Фамилия
- В прошлом году
- последний
- Вероятно
- безграничный
- Низкий
- сделанный
- Магнитное поле
- Mainstream
- основной
- ДЕЛАЕТ
- макс-ширина
- Meltdown
- веха
- миллиона
- заминированный
- БОЛЕЕ
- взаимное
- национальный
- природа
- Возле
- необходимо
- Необходимость
- необходимый
- потребности
- Нейтральные
- нейтроны
- Новые
- ядерный
- Термоядерная реакция
- of
- on
- ONE
- заказы
- Другое
- Другое
- выходной
- Преодолеть
- Oxford
- бумага & картон
- частица
- проходит
- Физика
- пилот
- Часть
- Чума
- растений
- плазма
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- плюс
- Точка
- пунктов
- возможное
- потенциал
- мощностью
- электростанции
- мощный
- предварительно
- цена
- принцип
- Проблема
- проблемам
- процесс
- производит
- обещание
- протоны
- при условии
- опубликованный
- Push
- излучение
- РЕДКИЙ
- Обменный курс
- реакция
- реакции
- уменьшить
- снижение
- регистрирующий
- остатки
- требуется
- исследованиям
- исследователи
- Ричард
- Комната
- говорит
- Наука
- Ученые
- Во-вторых
- полупроводник
- Серии
- несколько
- сигнал
- сигналы
- кремний
- небольшой
- So
- некоторые
- сложный
- Источник
- Искры
- стоять
- По-прежнему
- сильный
- Кабинет
- по существу
- такие
- с
- команда
- Технический
- технологии
- 10
- который
- Ассоциация
- Великобритании
- их
- Их
- тем самым
- Думает
- три
- Через
- миниатюрами
- время
- в
- вместе
- Тони
- слишком
- правда
- Поворот
- Uk
- В конечном счете
- Университет
- Оксфордский университет
- us
- обычно
- ценностное
- Снизить отходы
- Путь..
- ЧТО Ж
- который
- в то время как
- будете
- без
- Работа
- бы
- год
- зефирнет