Ударный синтез предлагает переводить алмазы вэнергию
В попытке оседлать термояд учёные деятельно развивают два магистральных направления и спорят , какое из них перспективнее. Но нельзя исключать, что лучшим ответом окажется относительно новая схема, собственного рода боковое ответвление от двух проторённых дорог.
Выясняется, для запуска вожделённой реакции возможно применять стрельбу бриллиантами.
Одним из самых экзотических способов управляемого термоядерного синтеза — «ударным» (Impact Fusion) — пара лет занимается несколько исследователей из Пекинского университета (Peking University) и его лаборатории ядерной технологии и физики (State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology).
За последнюю несколько лет китайские эксперты выпустили пара работ по данной теме: статью, размещённую на сайте МАГАТЭ (PDF-документ), материал, вышедший в издании Nuclear Fusion, и итог свежего численного моделирования, выложенный в Сеть университетом. Все эти изучения велись на кончике пера, но в будущем, быть может, они выльются в какие-то натурные опыты.
Первое направление в управляемом синтезе: совокупности с довольно разогревом плазмы и длительным удержанием.
Это разного вида стеллараторы, токамаки (на рисунке – самый масштабный проект для того чтобы рода – ITER) и экзотический левитирующий диполь.Второе: импульсные совокупности, в которых задача удержания горючего возложена на силы инерции. В таких устройствах предполагается генерировать серию микроскопических термоядерных взрывов.
Самый хороший пример – американская установка со 192 замечательными лазерами для кругового обстрела мишени. Менее известны проекты с
Новые расчёты делают «ударный синтез» пара более настоящим. В случае если раньше физики изучали возможность применения в данной схеме легкогазовых и рельсовых пушек (вывод — они через чур не сильный), то китайцы информируют: единственный дешёвый метод получения желаемых параметров — многоступенчатый электростатический линейный ускоритель.
Авторы изучения пишут, что пылевые частицы весом 10-10 грамма учёным уже получалось разгонять до 100 км/с — при помощи электростатических ускорителей, питаемых генератором Ван де Граафа (Van de Graaff generator).
А ещё в данной связи возможно отыскать в памяти, как за счёт сверхсильных полей физики взяли ускорение жёсткого макроскопического тела в 10 миллиардов g, действительно, на весьма маленьком отрезке пути.
Ускорители частиц (на снимке), питаемые генераторами Ван де Граафа, известны уже десятки лет.
Но выстроить многокилометровый аналог, талантливый трудиться не с пучками, а с миллиметровыми кристалликами бриллианта, – задача непростая (фото David Monniaux).
Из этого до трёх миллиграммов и 1000 км/с — большая расстояние. Но, ориентируясь на опыт возведения наибольших ускорителей, возможно заявить, что создать «пушку» для макронов — однако реально.
В длину она будет насчитывать от 100 километров до всего 4 км в зависимости от того, какую напряжённость поля смогут обеспечить инженеры в установке.
Бриллиант в роли ударника выбран из-за ответственного сочетания особенностей. Он владеет большой прочностью, но одновременно с этим умеренной плотностью, что прекрасно для выбранного способа ускорения.
К тому же у бриллианта — как ионизированной частицы — низкие утраты на тормозное излучение.
Мощность реакции синтеза (вверху, шкала по вертикали – петаватты) и плотность трития и дейтерия (внизу, 1024 частиц на см3) по окончании удара боеприпаса по мишени при скорости соударения в 800 (целая кривая) и 830 (пунктир) километров в секунду.
На всех графиках по горизонтали – время в наносекундах (иллюстрация Y. A. Lei, J. Liu, Z. X. Wang).
Физики разглядывают миллиметровый бриллиант как аналог пучка ионов. И не смотря на то, что энергия каждого отдельного атома при таких условиях выясняется весьма далека от рекордной, плотность «пучка» будет в миллиарды раз выше, чем плотность ионных пучков в классических ускорителях частиц.
Именно это, наровне с высокой скоростью, по расчётам физиков и должно обеспечить начало термоядерного синтеза в точке удара алмазного боеприпаса и метановой мишени.
Учёные считают, что, не обращая внимания на проблемы с постройкой громадного ускорителя алмазов, новая схема окажется несложнее и дешевле прошлых вариантов, поскольку остальные части комплекса значительно упрощаются. Достаточно заявить, что тут не необходимы ни сверхмощные лазеры, ни многотонные сверхпроводящие магниты, как в соперничающих схемах.
Вверху: распределение мощности, выделяющейся на протяжении реакции, по ионам и электронам (петаватты). Внизу: распределение температуры частиц (килоэлектронвольты).
На всех графиках по горизонтали – время в наносекундах (иллюстрация Y. A. Lei, J. Liu, Z. X. Wang).
Физики разглядели как энергия, выделяемая на протяжении синтеза, распределяется по нейтронам, ионам и электронам, отметив, что её возможно применять не только для выработки электричества. Так, нейтроны, на каковые будет необходимо львиная часть энергии, возможно задействовать для бридинга ядерного горючего.
Благо пространство в камере реакции ничем не занято, и в том месте возможно разместить блоки с делящимся веществом.
В мишени и соударения численном моделировании снаряда, и последующих процессов учёные ограничились первыми 50 наносекундами (тут принципиально важно было убедиться, что реакция запущена). Но кроме того за это время, наверное, мишень выдаст в разы больше энергии, чем было израсходовано не только на разгон боеприпаса, но кроме того на получение этого кристалла.
Действительно, в таковой совокупности всё ещё не ясным остаётся неспециализированный КПД: вопрос утилизации энергии микровзрывов детально не рассматривался. Но при действенной работы совокупности кроме того синтетические бриллианты могут быть недорогим «расходным материалом».
