Οι επιστήμονες του NRL, σε συνεργασία με το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, δημοσίευσαν τα αποτελέσματα της έρευνάς τους.Φθοριούχο αργό (ArF)έρευνα για τη σύντηξη με λέιζερ στο Philosophical Transactions of the Royal Society το περασμένο φθινόπωρο.
Η επιστημονική εργασία με τίτλο «Υψηλό Κέρδος Σύντηξης με Ενέργεια Λέιζερ Υπο-Μεγατζάουλ Χρησιμοποιώντας ένα Άμεσα Κατευθυνόμενο Λέιζερ Φθοριούχου Αργού», ανέφερε ότι το ArF είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για την επίτευξη των αδρανειακών σύντηξης υψηλού κέρδους που απαιτούνται για την παραγωγή ενέργειας. Η σύντηξη με λέιζερ περιλαμβάνει την σύντηξη μικρών καψουλών για την επίτευξη των υψηλών πυκνοτήτων και θερμοκρασιών (100 εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου) που απαιτούνται για την έναρξη μιας αντίδρασης σύντηξης.
Η ενέργεια σύντηξης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας εάν το κέρδος είναι πολύ μεγαλύτερο από την ενέργεια που απαιτείται για την κίνηση του λέιζερ, και οι προσομοιώσεις του NRL έχουν δείξει ότι το βαθύ υπεριώδες φως του ArF μπορεί να επιτύχει υψηλό κέρδος σε πολύ χαμηλότερες ενέργειες λέιζερ από ό,τι θεωρούνταν εφικτό προηγουμένως.«Τα λέιζερ ArF επιτρέπουν την ανάπτυξη και κατασκευή μικρότερων, χαμηλότερου κόστους μονάδων παραγωγής ενέργειας από σύντηξη», δήλωσε ο Obenschain. «Αυτό θα επιταχύνει την ανάπτυξη αυτής της ελκυστικής πηγής ενέργειας, η οποία διαθέτει επαρκή πρώτη ύλη καυσίμου για να διαρκέσει για χιλιάδες χρόνια».
Τα αποτελέσματα του Εθνικού Εργαστηρίου Ανάφλεξης (NRL) είναι ιδιαίτερα σημαντικά επειδή η Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF) στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore ανακοίνωσε στις 8 Αυγούστου ότι είχε διεξάγει ένα πείραμα σύντηξης με λέιζερ που παρήγαγε σχεδόν τόση ενέργεια σύντηξης όση και οι δέσμες λέιζερ που χρησιμοποιήθηκαν για την πρόκληση εκρήξεων. Τα αποτελέσματα του NIF παρήγαγαν 1,3 megajoules ενέργειας σύντηξης, το ισοδύναμο μιας λίβρας ισχυρών εκρηκτικών, αποδεικνύοντας έτσι τη θεμελιώδη επιστημονική και τεχνολογική εφικτότητα της σύντηξης με λέιζερ.
«Τα αποτελέσματα του NIF είναι εντυπωσιακά και υπογραμμίζουν την ανάγκη να στραφούμε στην τεχνολογία λέιζερ που θα επιταχύνει τις μελλοντικές εξελίξεις. Η τεχνολογία λέιζερ nRL ArF προσφέρει μια πορεία προς υψηλότερα κέρδη και αποδόσεις σύντηξης», δήλωσε ο Obenschain. «Αυτές οι ιδιότητες είναι απαραίτητες για το Πρόγραμμα Διαχείρισης Αποθεμάτων της NNSA και απαιτείται υψηλό κέρδος για την παραγωγή ενέργειας από σύντηξη».
Η συστοιχία φακών λέιζερ της Nike εστιάζει 44 δέσμες λέιζερ κρυπτονίου φθορίου (KrF) σε στόχους που αντιπροσωπεύουν ένα μικρό τμήμα της κάψουλας κατάρρευσης. Οι στόχοι μεγέθους χιλιοστού είναι ορατοί στον κεντρικό φακό. Τα λέιζερ KrF είναι παρόμοια με το ArF, αλλά σε ελαφρώς μεγαλύτερο μήκος κύματος (248 nm). Το πείραμα της Nike προωθεί τη θεμελιώδη φυσική της ομοιόμορφης επιτάχυνσης ενός στόχου στις υψηλές ταχύτητες που απαιτούνται για την κατάρρευση σύντηξης. Πηγή: Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο
Ο Obenschain σημειώνει ότι τα λέιζερ υψηλής ενέργειας ArF θα απαιτήσουν σημαντικές επενδύσεις για να επιτύχουν την απόδοση και την ενέργεια, τη συχνότητα επανάληψης, την ακρίβεια και την υπο-αξιοπιστία δισεκατομμυρίων δολαρίων που απαιτούνται για τη σύντηξη για εμπορικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
«Η μέχρι σήμερα εργασία μας έχει δείξει ότι δεν υπάρχουν θεμελιώδη εμπόδια που να εμποδίζουν τα συστήματα αδρανειακής σύντηξης άμεσης κίνησης ArF να πληρούν αυτές τις απαιτήσεις», δήλωσε ο Obenschain.
Είπε: «Αυτά τα πλεονεκτήματα θα μπορούσαν να διευκολύνουν την ανάπτυξη μέτριας κλίμακας, φθηνότερων μονάδων σταθμών παραγωγής ενέργειας από σύντηξη που θα λειτουργούν με ενέργειες λέιζερ μικρότερες από 1 megajoule». «Αυτό θα έφερε επανάσταση στην υπάρχουσα άποψη ότι η ενέργεια σύντηξης με λέιζερ είναι πολύ ακριβή και οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας είναι πολύ μεγάλοι».
«Το NRL είναι παγκόσμιος ηγέτης στην ανάπτυξη τεχνολογίας λέιζερ φθορίου αργού υψηλής ενέργειας», δήλωσε ο Δρ. Max Karasik, επικεφαλής του τμήματος φυσικής στόχων με λέιζερ του NRL. «Επιπλέον, διεξάγουμε πειράματα για την προώθηση της φυσικής βάσης της σύντηξης λέιζερ και προσομοιώσεων σε υπολογιστή για να προσδιορίσουμε τη βέλτιστη διαμόρφωση για μια έκρηξη λέιζερ ArF υψηλού κέρδους».
Οι δυνατότητες του λέιζερ ArF για την παραγωγή ενέργειας σύντηξης υποστηρίζονται από το πρόγραμμα BETHE (Betreakthroughs to Enable Thermonuclear Fusion Energy) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, το οποίο είναι και ο Οργανισμός Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων για την Ενέργεια (ARPA-E). Το πρόγραμμα αυτό υποστηρίζει την έγκαιρη ανάπτυξη εμπορικά βιώσιμων πηγών ενέργειας σύντηξης.
Ο Κλάδος Πλάσματος Λέιζερ του Τμήματος Φυσικής Πλάσματος ηγείται αυτής της ερευνητικής προσπάθειας και έχει αναπτύξει ένα τριφασικό σχέδιο για την προώθηση των λέιζερ φθορίου αργού, ώστε να επιτευχθεί η απόδοση που απαιτείται για εκρήξεις υψηλής ενεργειακής απολαβής.
Η πρώτη φάση θα ολοκληρώσει τη βασική επιστήμη και τεχνολογία για το ArF που βρίσκεται σε εξέλιξη στο NRL. Στη Φάση II, θα κατασκευαστεί και θα δοκιμαστεί μια γραμμή δέσμης λέιζερ ArF υψηλής ενέργειας πλήρους κλίμακας. Στη Φάση III, θα κατασκευαστεί μια εγκατάσταση κατάρρευσης με 20 έως 30 τέτοιες γραμμές δέσμης και θα χρησιμοποιηθεί για να αποδειχθεί το υψηλό ενεργειακό κέρδος (>100) που απαιτείται για αμυντικές και ενεργειακές εφαρμογές.
Ώρα δημοσίευσης: 18 Σεπτεμβρίου 2024