Магниттелген лайнер инерциялық синтезі - Magnetized Liner Inertial Fusion

MagLIF тұжырымдамасы
MagLIF негізгі идеясы

Магниттелген лайнер инерциялық синтезі (MagLIF) бақыланатын өндірістің пайда болатын әдісі ядролық синтез. Бұл кең санаттың бөлігі инерциялық балқу энергиясы (IFE) термоядролық отынның ішкі қозғалысын, термоядролық реакциялар жүретін тығыздық пен температураға жету үшін пайдаланатын жүйелер. IFE-дің алдыңғы тәжірибелері қолданылған лазер жүргізушілер осы жағдайларға жету үшін, MagLIF жылыту үшін лазерлердің тіркесімін пайдаланады Z-шымшу қысу үшін. Әр түрлі теориялық пайымдаулар мұндай жүйенің таза лазерлік тәсілмен салыстырғанда күрделілігі анағұрлым аз машинамен бірігу үшін қажетті жағдайларға жететіндігін көрсетеді.

Сипаттама

MagLIF - бұл 100-ді қолдану арқылы энергия алу әдісі наносекунд интенсивті электр тогының импульсі Z-шымшу магнит өрісі іштей ұсақтайды отынмен толтырылған цилиндрлік металл лайнер (а hohlraum ) ол арқылы электр импульсі өтеді. Цилиндр жарылар алдында лазер балқытып отынды алдын-ала қыздыру үшін қолданылады (мысалы дейтерий-тритий ) цилиндрде орналасқан және магнит өрісі Sandia National Labs қазіргі уақытта осы әдісті пайдалану арқылы энергияны өндірудің әлеуетін зерттеп жатыр Z машинасы.

MagLIF екеуіне де тән Инерциялық қамауда біріктіру (лазерді және импульсті қысуды қолдануға байланысты) және магниттік қамау (жылу өткізгіштігін тоқтату және плазманы қамту үшін қуатты магнит өрісін пайдалануға байланысты). 2012 жылы жарияланған нәтижелер бойынша LASNEX негізінде 70 мегаамперлік қондырғыны компьютерлік модельдеу шығындалған энергиядан 1000 есе керемет энергия қайтару перспективасын көрсетті. 60 MA қондырғысы 100 есе өнім береді. Қазіргі уақытта Sandia, Z машинасында жұмыс істеп тұрған қондырғы 27 MA қуаттылығына ие және компьютерді модельдеуді растауға көмектескенде, шығындардан аз ғана көп энергия шығара алады.[1] Z-машинасы MagLIF эксперименттерін 2013 жылы қараша айында 2018 жылы D-T отынын қолдану арқылы бұзылмаған тәжірибелерге қатысты жүргізді.[2]

Сандия зертханалары төмендегілерді орнатқаннан кейін тұтану эксперименттеріне көшуді жоспарлады:[3]

  1. Лайнер қарқынды энергияның әсерінен тез бұзылмайды. Мұны жақында жүргізілген эксперименттер растады. Бұл кедергі MagLIF-ке қатысты алғашқы ұсыныстан кейінгі ең үлкен алаңдаушылық болды.
  2. Бұл лазерлік алдын ала қыздыру отынды дұрыс қыздыруға қабілетті - 2012 жылдың желтоқсанында басталатын тәжірибелермен расталады.
  3. Холлдан жоғарыда және төменде орналасқан катушкалар жұбы арқылы пайда болатын магнит өрістері алдын ала қыздырылған балқытылған отынды ұстап қалуға қызмет етеді және ең бастысы мақсатты мерзімінен бұрын тоқтата алмай жылу өткізгіштігін тежейді. - 2012 жылдың желтоқсанынан басталатын тәжірибелермен расталуы керек.

Осы тәжірибелерден кейін 2013 жылдың қараша айында интеграцияланған тест басталды. Сынақ 10-ға жетті10 жоғары энергиялы нейтрондар.

2013 жылғы қарашадағы жағдай бойынша Sandia зертханаларында келесі мүмкіндіктер болды:[2][4]

  1. 10 тесла магнит өрісі
  2. 2 кДж лазер
  3. 16 MA
  4. D-D отыны

2014 жылы тест 2 × 10 дейін берді12 D-D нейтрондары келесі шарттарда:[5]

  1. 10 тесла магнит өрісі
  2. 2,5 кДж лазер
  3. 19 MA
  4. D-D отыны

Энергияны бұзуға бағытталған эксперименттер D-T отыны 2018 жылы болады деп күтілген болатын.[6]
Ғылыми бұзушылыққа қол жеткізу үшін мекеме 5 жылдық жаңартудан өтеді:

  1. 30 теслас
  2. 8 кДж лазер
  3. 27 MA
  4. D-T жанармаймен жұмыс істеу[2]

2019 жылы сіңірілетін фольганы отынмен араластыру және плазманың спиральды тұрақсыздығы бойынша маңызды проблемалар туындағаннан кейін,[7] сынақтар 3,2 × 10 дейін берді12 нейтрондар келесі жағдайларда:[8]

  1. 1,2 кДж лазер
  2. 18 MA

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Слутц, Стивен; Роджер А. Веси (2012 жылғы 12 қаңтар). «Магниттелген инерциялық синтез». Физикалық шолу хаттары. 108 (2): 025003. Бибкод:2012PhRvL.108b5003S. дои:10.1103 / PhysRevLett.108.025003. PMID  22324693.
  2. ^ а б c Гиббс WW (2014). «Үштік қатер әдісі синтезге үміт отын тұтатады». Табиғат. 505 (7481): 9–10. Бибкод:2014 ж.50. .... 9G. дои:10.1038 / 505009a. PMID  24380935.
  3. ^ «Құрғақ эксперименттер ядролық синтез тұжырымдамасының негізгі аспектісін растайды: ғылыми» теңсіздік «немесе жақсырақ мақсат». Алынған 24 қыркүйек 2012.
  4. ^ Райан, Макбрайд. «Z магниттелген LIF және цилиндрлік динамикалық материалдардың қасиеттері бойынша тәжірибелер». Крелль институты. Алынған 20 қараша 2013.
  5. ^ Гомес, М.Р .; т.б. «Магниттелген лайнер инерциялық синтезінің (MagLIF) тұжырымдамасын эксперименттік тексеру». Крелль институты. Алынған 23 мамыр 2015.
  6. ^ Кунео, М.Е .; т.б. (2012). «Сандия ұлттық зертханаларында инерциялық камерада бірігу үшін магниттік әсер ететін жарылыстар». Плазма ғылымы бойынша IEEE транзакциясы. 40 (12): 3222–3245. Бибкод:2012ITPS ... 40.3222C. дои:10.1109 / TPS.2012.2223488.
  7. ^ Сейлер, C.E .; Мартин, М.Р .; Гамлин, Н.Д. (2018). «Төмен тығыздықты плазмамен осьтік ағынды қысу салдарынан MagLIF-тегі спираль тұрақсыздығы». Плазма физикасы. Плазма физикасы 25, 062711 (2018). 25 (6): 062711. Бибкод:2018PhPl ... 25f2711S. дои:10.1063/1.5028365. OSTI  1456307.
  8. ^ Гомес, М.Р .; т.б. (2019). «Магниттелген лайнердің инерциялық синтезіндегі тоқырау жағдайларын бағалау және тенденцияларды анықтау». Плазма ғылымы бойынша IEEE транзакциясы. IEEE транзакциясы туралы плазма ғылымы т. 47/5. 47 (5): 2081–2101. Бибкод:2019ITPS ... 47.2081G. дои:10.1109 / TPS.2019.2893517. OSTI  1529761.