cakypacah

Учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) сообщили, что на установке National Ignition Facility (NIF) повторно получена реакция термоядерного синтеза, которая произвела больше энергии, чем было затрачено на её запуск. Более того, планка высвобождаемой при этом энергии ощутимо превысила предыдущий рекорд при той же мощности лазеров и достигла 3,5 МДж. Это доказывает, что наука на правильном пути к неограниченной и чистой энергии.

Колоризация дейтерий-тритиевой реакции на установке NIF. Источник изображения: Don Jedlovi/US National Ignition Facility

Интересно отметить, что установка NIF, которая представляет собой 192 мощных лазера, сведённых в одну точку, создавалась для моделирования термоядерных взрывов. Моделированием термоядерного синтеза учёные занимались на установке в качестве условной подработки. Долгие годы такой путь считался малоперспективным и тот же проект ИТЭР, как мы знаем, опирается на проверенные временем «бублики» токамаков. Но летом 2021 года на NIF впервые наметился прорыв. Учёные смогли приблизиться к тому пределу, после которого термоядерная реакция, зажжённая лазерами, могла бы поддерживать сама себя. Точнее, выходная энергия превзошла бы затраты энергии на зажигание водородного топлива.

Первое доказательство концепции положительного термоядерного синтеза с лазерным зажиганием было получено в декабре 2022 года. При суммарной мощности лазеров на уровне чуть больше 2 МДж водородное топливо выделило 3,15 МДж. Лазерный термояд оказался рабочим! Впрочем, на работу лазеров и поддержку процесса было затрачено на пару порядков больше энергии, на фоне затрат которой обнаруженный излишек в 1,13 МДж грубо можно сравнить с погрешностью измерений.

Визуализация облучения топлива лазерными лучами, которые преобразуются в рентгеновские для запуска синтеза

Успех вдохновил учёных и установка, а также условия эксперимента были улучшены. Новый запуск термоядерной реакции с тем же уровнем энергии лазеров или близким к нему привёл к высвобождению термоядерной энергии на уровне 3,5 МДж. В относительном сравнении прирост можно считать огромным, и это ещё сильнее убеждает учёных, что перспективы у лазерного термояда есть и к ним нужно стремиться.

О новом достижении учёные сообщат на профильных конференциях и подготовят статьи в научные журналы, которые выйдут через несколько месяцев после тщательной подготовки.

Источник 3Dnews

Излучение Вавилова—Черенкова постоянно сопутствует работе обычных ядерных реакторов. Проявляется оно в виде свечения охлаждающей реакторы жидкости (воды), когда энергия деления разгоняет электроны до сверхсветовой скорости и они создают в воде ударные явления. Американская компания SHINE Technologies стала первой, кто увидел черенковское свечение невооружённым глазом в процессе термоядерной реакции — в ходе синтеза, а не распада вещества.

Слева изображение черенковского излучения в процессе термоядерной реакции, справа — при работе обычного ядерного

Работа компании стала новым доказательством концепции, что управляемый термоядерный синтез возможен в земных условиях. Ранее признаки термоядерных реакций слияния регистрировались исключительно приборами. Увидеть в процессе синтеза черенковское излучение — значит воочию убедиться в прохождении ядерных реакций.

Компания SHINE создаёт установку FLARE (Fusion Linear Accelerator for Radiation Effects), с помощью которой в процессе термоядерного синтеза дейтерия и трития намерена производить изотопы. Мишень с материалами погружается в воду, после чего запускается реакция. По словам специалистов компании, в случае термоядерного синтеза быстрые заряженные частицы образуются, когда водород поглощает нейтрон и испускает гамма-излучение высокой энергии, которое затем ударяет в электрон, разгоняя его до скорости, близкой к скорости света.

«Эффект черенковского излучения, созданный здесь, был достаточно ярким, чтобы быть видимым, что означает, что происходит очень много слияний — около 50 трлн слияний в секунду. При миллиарде слияний в секунду можно было бы измерить черенковское излучение, но не получить видимое, — сказал профессор Джеральд Кульчински, ведущий специалист по ядерным и термоядерным технологиям Университета Висконсин-Мэдисон. — Эти результаты являются мощным свидетельством происходящих ядерных процессов и еще одним доказательством того, что термоядерный синтез тоже может производить нейтроны наравне с некоторыми реакторами».

Источник 3dnews

Предприятие Госкорпорации «Росатом» — АО «НИКИЭТ» — изготовило первую серийную партию высокотехнологичных компонентов для международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР), строящегося на юге Франции. На базе компонентов российского производства будут изготовлены самые теплонагруженные передние стенки бланкета реактора — первой линии защиты реактора и внутрикамерного оборудования от контакта с плазмой.

Несущая конструкция панелей первой стенки бланкета ИТЭР. Источник изображения: АО «НИКИЭТ»

Россия должна изготовить 40 % передних стенок бланкета — это 179 изделий. Со стороны плазмы они покрыты бериллием, а под его защитой будет железоводный блок охлаждения с невероятной производительностью — до 100 кг теплоносителя в секунду. Передние стенки бланкета изготавливают АО «НИКИЭТ» и АО «НИИЭФА». Каждая такая стенка должна выдерживать нагрузку до 4,7 МВт на м2. Это сменная деталь реактора, которая будет заменяться по мере износа, что продлит эксплуатацию реакторной камеры до 25 лет или дольше вместо 5 лет, если бы эти модули были несъёмными. Заменять блоки бланкета будет роботизированная система.

Основу передней стенки бланкета составляет несущая конструкция панелей первой стенки (НКПС) бланкета. АО «НИКИЭТ» сообщило об изготовлении первых серийных изделий НКПС. Всего до конца года будет изготовлено 20 таких компонентов. На базе НКПС собирается передняя стенка из защитных панелей, тепловых экранов и системы протока теплоносителя. Эти элементы будут испытывать в термоядерном реакторе колоссальные нагрузки по целому ряду воздействий — от радиационных до химических и тепловых, что требует высочайшей точности изготовления и соблюдения чистоты материалов.

«НИКИЭТ обладает значительными компетенциями и является одним из ключевых производителей компонентов для ИТЭР. Серийное производство изделий осуществляется на собственных производственных участках с применением высокотехнологичного оборудования, что гарантирует их высокое качество и соответствие всем установленным международным стандартам. До конца текущего года планируется завершить первый этап производства компонентов для 20 НКПС», — отметил заместитель главного конструктора по ядерно-физическим системам ИТЭР, начальник отдела разработки бланкетов и систем преобразования энергии для термоядерных реакторов АО «НИКИЭТ» Максим Николаевич Свириденко.

Передняя стенка бланкета, блок охлаждения и модуль бланкета в сборе, а также схема размещения модулей бланкета в реакторе.

Разработка, изготовление и отправка уникального отечественного оборудования осуществляется в строгом соответствии с графиком сооружения экспериментального термоядерного реактора. Основной вклад Российской Федерации заключается в разработке, изготовлении и поставке 25 систем будущей установки. Но в какие сроки будет получена первая плазма в реакторе, сегодня можно только догадываться. Вместо продолжения сборки реактора его начали разбирать и ремонтировать.

Источник: 3Dnews