Oamenii de știință de la NRL, în colaborare cu Departamentul de Energie al SUA, au publicat rezultatele studiului lor.Fluorură de argon (ArF)cercetarea fuziunii cu laser în Tranzacțiile Filosofice ale Societății Regale din toamna trecută.
Lucrarea științifică intitulată „Câștig ridicat de fuziune cu energie laser sub-megajoule utilizând un laser cu fluorură de argon acționat direct” a raportat că ArF este o tehnologie promițătoare pentru realizarea imploziilor inerțiale de fuziune cu câștig ridicat necesare pentru producerea de energie. Fuziunea cu laser implică implozia unor capsule mici pentru a atinge densitățile și temperaturile ridicate (100 de milioane de grade Celsius) necesare pentru inițierea unei reacții de fuziune.
Energia de fuziune poate fi utilizată ca sursă de energie dacă câștigul este mult mai mare decât energia necesară pentru acționarea laserului, iar simulările NRL au arătat că lumina ultravioletă profundă a ArF poate obține un câștig ridicat la energii laser mult mai mici decât se credea anterior posibil.„Laserele ArF permit dezvoltarea și construirea unor centrale electrice de fuziune mai mici și cu costuri mai mici”, a declarat Obenschain. „Acest lucru va accelera implementarea acestei surse atractive de energie, care are suficient combustibil pentru a dura mii de ani.”
Rezultatele NRL sunt deosebit de importante deoarece Centrul Național de Aprindere (NIF) de la Laboratorul Național Lawrence Livermore a anunțat pe 8 august că a efectuat un experiment de fuziune cu laser care a produs aproape la fel de multă energie de fuziune ca fasciculele laser utilizate pentru a produce implozii. Rezultatele NIF au produs 1,3 megajouli de energie de fuziune, echivalentul a o jumătate de kilogram de explozibil puternic, demonstrând astfel fezabilitatea științifică și tehnologică fundamentală a fuziunii cu laser.
„Rezultatele NIF sunt impresionante și subliniază necesitatea de a apela la tehnologia laser care va accelera progresele viitoare. Tehnologia laser nRL ArF oferă o cale către câștiguri și randamente mai mari ale fuziunii”, a declarat Obenschain. „Aceste calități sunt necesare pentru Programul de administrare a stocurilor NNSA, iar un câștig mare este necesar pentru generarea de energie prin fuziune.”
Matricea de lentile laser Nike focalizează 44 de fascicule laser cu fluorură de kripton (KrF) asupra unor ținte care reprezintă o mică porțiune a capsulei de implozie. Țintele de dimensiuni milimetrice sunt vizibile în lentila centrală. Laserele KrF sunt similare cu ArF, dar la o lungime de undă puțin mai mare (248 nm). Experimentul Nike avansează fizica fundamentală a accelerării uniforme a unei ținte până la vitezele mari necesare pentru implozia fuziunii. Sursa: Laboratorul de Cercetare Navală
Obenschain notează că laserele ArF de înaltă energie vor necesita investiții semnificative pentru a atinge performanța și energia, frecvența de repetiție, precizia și sub-fiabilitatea de miliarde de dolari necesare pentru fuziunea centralelor electrice comerciale.
„Munca noastră de până acum a arătat că nu există bariere fundamentale care să împiedice sistemele de energie de fuziune inerțială cu acționare directă ArF să îndeplinească aceste cerințe”, a declarat Obenschain.
El a spus: „Aceste avantaje ar putea facilita dezvoltarea unor module de centrale electrice prin fuziune, la scară modestă și mai ieftine, care să funcționeze la energii laser mai mici de 1 megajoule.” „Acest lucru ar revoluționa opinia existentă conform căreia energia de fuziune cu laser este prea scumpă, iar centralele electrice sunt prea mari.”
„NRL este lider mondial în dezvoltarea tehnologiei laserelor cu fluorură de argon de înaltă energie”, a declarat Dr. Max Karasik, șeful diviziei de fizică a țintelor acționate cu laser a NRL. „În plus, efectuăm experimente pentru a avansa baza fizică a fuziunii laser și simulări pe computer pentru a determina configurația optimă pentru o implozie laser ArF cu câștig ridicat.”
Potențialul laserului ArF pentru energia de fuziune este susținut de programul „Descoperiri pentru activarea energiei de fuziune termonucleară” (BETHE) al Agenției pentru Proiecte de Cercetare Avansată pentru Energie (ARPA-E) al Departamentului de Energie al SUA. Acest program sprijină dezvoltarea la timp a unor surse comerciale viabile de energie de fuziune.
Filiala de Plasmă Laser din cadrul Diviziei de Fizică a Plasmei conduce acest efort de cercetare și a dezvoltat un plan în trei faze pentru a avansa laserele cu fluorură de argon pentru a atinge performanța necesară pentru implozii cu câștig energetic ridicat.
Prima fază va finaliza știința și tehnologia de bază pentru ArF, aflat în curs de desfășurare la NRL. În faza a II-a, va fi construită și testată o linie laser ArF de înaltă energie, la scară completă. În faza a III-a, va fi construită o instalație de implozie formată din 20 până la 30 de astfel de linii de fascicul, care va fi utilizată pentru a demonstra câștigul energetic ridicat (>100) necesar pentru aplicațiile de apărare și energie.
Data publicării: 18 septembrie 2024