دانشمندان NRL با همکاری وزارت انرژی ایالات متحده، نتایج تحقیقات خود را منتشر کردند.آرگون فلوراید (ArF)تحقیقات همجوشی لیزری در نشریه Philosophical Transactions of the Royal Society پاییز گذشته.
مقاله علمی با عنوان «بهره همجوشی بالا با انرژی لیزر زیر مگاژول با استفاده از لیزر آرگون فلوراید با هدایت مستقیم» گزارش داد که ArF یک فناوری امیدوارکننده برای دستیابی به انفجارهای همجوشی اینرسی با بهره بالا مورد نیاز برای تولید انرژی است. همجوشی لیزری شامل انفجار کپسولهای کوچک برای دستیابی به چگالیها و دماهای بالا (100 میلیون درجه سانتیگراد) مورد نیاز برای شروع واکنش همجوشی است.
اگر بهره بسیار بیشتر از انرژی مورد نیاز برای هدایت لیزر باشد، میتوان از انرژی همجوشی به عنوان منبع نیرو استفاده کرد و شبیهسازیهای NRL نشان داده است که نور فرابنفش عمیق ArF میتواند در انرژیهای لیزر بسیار پایینتر از آنچه قبلاً تصور میشد، به بهره بالایی دست یابد.اوبنشاین گفت: «لیزرهای ArF امکان توسعه و ساخت نیروگاههای همجوشی کوچکتر و کمهزینهتر را فراهم میکنند. این امر، استقرار این منبع انرژی جذاب را که دارای سوخت کافی برای هزاران سال است، تسریع خواهد کرد.»
نتایج NRL از اهمیت ویژهای برخوردار است زیرا مرکز ملی احتراق (NIF) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در ۸ آگوست اعلام کرد که یک آزمایش همجوشی لیزری انجام داده است که تقریباً به اندازه پرتوهای لیزر مورد استفاده برای ایجاد انفجارهای داخلی، انرژی همجوشی تولید کرده است. نتایج NIF، ۱.۳ مگاژول انرژی همجوشی، معادل یک پوند مواد منفجره قوی، تولید کرد و بدین ترتیب امکانسنجی بنیادی علمی و فناوری همجوشی لیزری را نشان داد.
اوبنسچین گفت: «نتایج NIF چشمگیر است و بر لزوم توجه به فناوری لیزری که پیشرفتهای آینده را تسریع میکند، تأکید میکند. فناوری لیزر ArF در آزمایشگاه ملی راکتورهای هستهای (NRL) مسیری را برای افزایش بهره و بازده همجوشی ارائه میدهد. این ویژگیها برای برنامه نظارت بر ذخایر NNSA مورد نیاز است و برای تولید برق همجوشی، بهره بالا مورد نیاز است.»
آرایه لنز لیزر نایک، ۴۴ پرتو لیزر کریپتون فلوراید (KrF) را بر روی اهدافی که بخش کوچکی از کپسول انفجار داخلی را تشکیل میدهند، متمرکز میکند. اهداف میلیمتری در لنز مرکزی قابل مشاهده هستند. لیزرهای KrF مشابه ArF هستند، اما با طول موج کمی بلندتر (۲۴۸ نانومتر). آزمایش نایک، فیزیک بنیادی شتابدهی یکنواخت به یک هدف را تا سرعتهای بالای مورد نیاز برای انفجار داخلی همجوشی، پیشرفت میدهد. منبع: آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی
اوبنسچین خاطرنشان میکند که لیزرهای ArF پرانرژی برای دستیابی به عملکرد و انرژی، فرکانس تکرار، دقت و قابلیت اطمینان میلیارد دلاری مورد نیاز برای همجوشی در نیروگاههای تجاری، به سرمایهگذاری قابل توجهی نیاز دارند.
اوبنسچین گفت: «کار ما تا به امروز نشان داده است که هیچ مانع اساسی وجود ندارد که مانع از برآورده شدن این الزامات توسط سیستمهای انرژی همجوشی اینرسی با محرک مستقیم ArF شود.»
او گفت: «این مزایا میتواند توسعه ماژولهای نیروگاه همجوشی هستهای ارزانتر و در مقیاس کوچک را که با انرژی لیزر کمتر از ۱ مگاژول کار میکنند، تسهیل کند.» «این امر دیدگاه موجود مبنی بر اینکه انرژی همجوشی لیزری بسیار گران و نیروگاهها بسیار بزرگ هستند را متحول خواهد کرد.»
دکتر مکس کاراسیک، رئیس بخش فیزیک هدف هدایتشده با لیزر NRL، گفت: «NRL در توسعه فناوری لیزر فلوراید آرگون پرانرژی، پیشرو جهانی است. علاوه بر این، ما آزمایشهایی را برای پیشرفت مبانی فیزیکی همجوشی لیزری و شبیهسازیهای کامپیوتری را برای تعیین پیکربندی بهینه برای انفجار داخلی لیزر ArF با بهره بالا انجام میدهیم.»
پتانسیل لیزر ArF برای انرژی همجوشی توسط برنامهی «پیشرفتهایی برای فعال کردن انرژی همجوشی گرماهستهای» (BETHE) آژانس پروژههای تحقیقاتی پیشرفته انرژی (ARPA-E) وزارت انرژی ایالات متحده پشتیبانی میشود. این برنامه از توسعهی به موقع منابع انرژی همجوشی تجاری و قابل اجرا پشتیبانی میکند.
شاخه لیزر پلاسما از بخش فیزیک پلاسما، رهبری این تلاش تحقیقاتی را بر عهده دارد و یک طرح سه مرحلهای برای پیشبرد لیزرهای آرگون فلوراید جهت دستیابی به عملکرد مورد نیاز برای انفجارهای با بهره انرژی بالا تدوین کرده است.
فاز اول، علوم و فناوری پایه برای ArF که در حال حاضر در NRL در حال انجام است را تکمیل خواهد کرد. در فاز دوم، یک خط پرتو لیزر ArF با انرژی بالا و در مقیاس کامل ساخته و آزمایش خواهد شد. در فاز سوم، یک مرکز انفجار داخلی از 20 تا 30 خط پرتو از این نوع ساخته خواهد شد و برای نشان دادن بهره انرژی بالا (>100) مورد نیاز برای کاربردهای دفاعی و انرژی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
زمان ارسال: ۱۸ سپتامبر ۲۰۲۴