Фізики зі США та Японії вперше спостерігали ядерний синтез між протонами та атомами бору-11 у магнітно обмеженій плазмі. Кажуть, що результат демонструє потенціал протонно-борного термоядерного синтезу як великого, економічного джерела енергії. Але інші застерігають, що наукова основа для такого джерела енергії залишається в основному недоведеною і що величезні технічні перешкоди стоять на шляху комерційних електростанцій.
Усі форми термоядерного синтезу обіцяють майже безмежну, чисту, базову енергію без проблем можливого розплавлення та довгоіснуючих відходів, які заважають поділу. Але протон–бор (стор11B) термоядерний синтез має кілька додаткових переваг порівняно з більш звичайними реакціями, що включають ізотопи водню дейтерій і тритій.
Бор можна легко видобути, тоді як тритій рідко зустрічається на Землі, і його важко виробити штучно. Реакції протон-бор також виробляють три атоми гелію (альфа-частинки) – енергія яких, у принципі, може бути безпосередньо перетворена в електрику – при цьому не генеруються нейтрони, і таким чином суттєво зменшується радіоактивне забруднення компонентів реактора.
Однак ці плюси мають свою ціну. Сам термоядерний синтез дейтерію і тритію вимагає величезних температур, щоб подолати взаємне відштовхування ядер – близько 100 мільйонів кельвінів. Але для протонно-борних реакцій потрібні набагато більш екстремальні умови – приблизно 1.5 мільярда кельвінів.
Як зазначають автори останнього дослідження пояснити в статті, опублікованій у Природа зв'язку, чим вища температура плазми, тим більше енергії зазвичай випромінюється у формі синхротронного та гальмівного випромінювання. Це, зазначають вони, ускладнює вироблення більшої кількості енергії за допомогою реакцій термоядерного синтезу, ніж необхідно для живлення реактора – головна проблема, коли комерційній установці, ймовірно, знадобиться приріст енергії щонайменше на 50, щоб подолати неефективність у виробництві електроенергії. процес.
Нова робота була проведена Річардом Магі та його колегами з каліфорнійської компанії Fusion TAE Technologies спільно з науковцями в Національний інститут термоядерного синтезу в Токі, Японія. Дослідники провели свої експерименти на великому спіральному пристрої інституту (LHD), стеллараторі з уже наявним необхідним паливом для термоядерного синтезу – протони запускаються у вигляді високоенергетичних нейтральних пучків, тоді як порошок бору впорскується в плазму, щоб зменшити домішки.
TAE надав детектор, який покладався на частково збіднений кремнієвий напівпровідник, який генерував струм під час удару альфа-частинок. Це було зроблено, щоб уникнути помилкової реєстрації сигналів від рентгенівських променів та іншого плазмового випромінювання, оскільки він був відхилений від основної плазми, а заряджені альфа-частинки спрямовувалися до неї великим магнітним полем LHD.
У лютому минулого року дослідники зробили кілька десятків експериментальних знімків. Вони спостерігали реакції термоядерного синтезу, порівнюючи сигнал на своєму детекторі до і після ввімкнення нейтральних променів, а також здійснюючи деякі постріли без будь-якого борного порошку. Тільки коли вони мали як нейтральні пучки, так і борний порошок, вони отримали стрибок у виробництві – точне значення якого свідчило про те, що вони виробляли близько 1012 реакцій синтезу за секунду, що узгоджується з комп’ютерним моделюванням.
Виклики попереду
Це не перша демонстрація протонно-борного синтезу — раніше вчені спостерігали за ним за допомогою прискорювачів частинок і потужних лазерів. Але американо-японська співпраця стверджує, що важливо вивчати реакцію там, де вона зрештою буде використана – всередині магнітно обмеженої термоядерної плазми. Дослідники визнають, що потрібно зробити ще багато роботи, але впевнені, що TAE досягне збільшення енергії в одному зі своїх пристроїв.
Дійсно, TAE стверджує, що перебуває на шляху до комерційної термоядерної енергії. Компанія побудувала серію все більш досконалих реакторів для дослідження термоядерного синтезу зі зворотною конфігурацією поля, який включає в себе подачу імпульсів плазми в камеру та утримання їх на місці за допомогою магнітного обертання. Жоден із пристроїв на сьогоднішній день не продемонстрував протонно-борний синтез — його нинішній «норманський» реактор використовує водневу плазму, — але компанія каже, що має намір відправляти електроенергію в мережу з пілотної протонно-борної електростанції до початку 2030-х років.
Віха запалювання National Ignition Facility дає новий поштовх для лазерного термоядерного синтезу
Пітер Норріс, фізик плазми з Оксфордського університету у Великій Британії, каже, що дослідники виконали «чудову роботу» у своїх експериментах. Але він стверджує, що протонно-борний синтез ще далекий від конкуренції дейтерій-тритієвих реакцій. Одним з потенційних ускладнень, за його словами, є необхідність релятивістського опису динаміки плазми при таких високих температурах. Він також вважає ймовірним те, що гальмівне випромінювання може погіршити утримання плазми, руйнуючи внутрішні поверхні реактора.
Вчені з консорціуму EUROfusion у Гархінгу, Німеччина, також охороняються. Розповіли Тоні Донне, Хартмут Зом і Фолькер Наулін Світ фізики що спостережувана швидкість реакції в останніх експериментах приблизно на десять порядків занадто мала, щоб бути корисною для енергії синтезу (беручи до уваги низьку густину потужності протон-бор).
Вони мають «великі сумніви», що коли-небудь вдасться досягти прибутків, необхідних для комерційного виробництва електроенергії, і попереджають, що гальмівне випромінювання насправді може бути настільки сильним, що воно перевищить потужність, необхідну для нагріву та контролю плазми, викликаючи плазму до колапс.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/proton-boron-fusion-passes-scientific-milestone/
- :є
- 1
- 100
- a
- МЕНЮ
- AC
- прискорювачі
- рахунки
- Achieve
- визнавати
- Додатковий
- після
- Альфа
- вже
- та
- ЕСТЬ
- Аргументує
- навколо
- AS
- At
- authors
- основа
- BE
- перед тим
- буття
- між
- Мільярд
- Приносить
- побудований
- by
- CAN
- проведення
- викликаючи
- камера
- стягується
- претензій
- співробітництво
- колапс
- колеги
- Приходити
- комерційний
- компанія
- порівняний
- порівняння
- Компоненти
- комп'ютер
- Умови
- впевнений
- конфігурація
- консорціуму
- контроль
- перероблений
- Core
- може
- Пара
- Поточний
- Дата
- продемонстрований
- демонструє
- Щільність
- пристрій
- прилади
- DID
- важкий
- безпосередньо
- дюжина
- динаміка
- Рано
- земля
- легко
- електрика
- енергія
- величезний
- НІКОЛИ
- перевищує
- експлуатований
- дослідити
- екстремальний
- Об'єкт
- лютого
- поле
- кінець
- стрілянина
- Фірма
- Перший
- перший раз
- для
- форма
- форми
- свіжий
- від
- Паливо
- злиття
- Отримувати
- прибуток
- породжувати
- породжує
- покоління
- Німеччина
- отримати
- сітка
- Мати
- має
- гелій
- допомога
- Високий
- вище
- тримати
- проведення
- HTTPS
- величезний
- Перешкоди
- Гідрування
- Запалювання
- зображення
- важливо
- in
- все більше і більше
- інформація
- Інститут
- наміри
- питання
- IT
- ЙОГО
- сам
- Japan
- Японії
- JPG
- стрибати
- великий
- в значній мірі
- лазер
- лазери
- останній
- Минулого року
- останній
- Ймовірно
- безмежний
- низький
- made
- Магнітне поле
- Mainstream
- основний
- РОБОТИ
- макс-ширина
- Розплавлення
- віха
- мільйона
- видобувається
- більше
- взаємний
- National
- природа
- Близько
- необхідно
- Необхідність
- необхідний
- потреби
- Нейтральний
- нейтронів
- Нові
- ядерний
- Ядерний синтез
- of
- on
- ONE
- замовлень
- Інше
- інші
- вихід
- Подолати
- Оксфорд
- Папір
- частинка
- проходить
- Фізика
- пілот
- місце
- Чума
- рослин
- Плазма
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- плюс
- точка
- точок
- це можливо
- потенціал
- влада
- електростанції
- потужний
- раніше
- price
- принцип
- Проблема
- проблеми
- процес
- виробляти
- обіцянку
- протони
- за умови
- опублікований
- Штовхати
- Випромінювання
- РІДНІ
- ставка
- реакція
- реакції
- зменшити
- зниження
- реєструючий
- залишається
- Вимагається
- дослідження
- Дослідники
- Річард
- Кімната
- говорить
- наука
- Вчені
- другий
- напівпровідник
- Серія
- кілька
- Сигнал
- сигнали
- Кремній
- невеликий
- So
- деякі
- складний
- Source
- Іскри
- стояти
- Як і раніше
- сильний
- Вивчення
- по суті
- такі
- взяття
- команда
- технічний
- Технології
- десять
- Що
- Команда
- Великобританія
- їх
- Їх
- тим самим
- Думає
- три
- через
- слайдами
- час
- до
- разом
- Тоні
- занадто
- правда
- Поворот
- Uk
- Зрештою
- університет
- Оксфордський університет
- us
- зазвичай
- значення
- Відходи
- шлях..
- ДОБРЕ
- який
- в той час як
- волі
- з
- без
- Work
- б
- рік
- зефірнет