NRL bilim insanları, ABD Enerji Bakanlığı ile işbirliği içinde, çalışmalarının sonuçlarını yayınladılar.Argon Florür (ArF)Geçtiğimiz sonbaharda Kraliyet Bilimler Akademisi Felsefe İşlemleri'nde yayınlanan lazer füzyon araştırması.
"Doğrudan Tahrikli Argon Florür Lazer Kullanarak Sub-Megajoule Lazer Enerjisiyle Yüksek Füzyon Kazancı" başlıklı bilimsel makale, ArF'nin enerji üretimi için gerekli olan yüksek kazançlı ataletli füzyon patlamalarını gerçekleştirmek için umut vadeden bir teknoloji olduğunu bildirdi. Lazer füzyonu, füzyon reaksiyonunu başlatmak için gereken yüksek yoğunluk ve sıcaklıklara (100 milyon santigrat derece) ulaşmak için küçük kapsüllerin içe doğru patlamasını içerir.
Füzyon enerjisi, kazanç lazeri çalıştırmak için gereken enerjiden çok daha büyükse bir güç kaynağı olarak kullanılabilir ve NRL'nin simülasyonları, ArF'nin derin ultraviyole ışığının, daha önce mümkün olduğu düşünülenin çok daha düşük lazer enerjilerinde yüksek kazanç elde edebileceğini göstermiştir.Obenschain, "ArF lazerleri, daha küçük ve daha düşük maliyetli füzyon enerji santrallerinin geliştirilmesine ve inşasına olanak tanıyor," dedi. "Bu, binlerce yıl yetecek kadar yakıt kaynağına sahip olan bu cazip enerji kaynağının yaygınlaşmasını hızlandıracak."
NRL sonuçları özellikle önemlidir çünkü Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF), 8 Ağustos'ta, patlamaları tetiklemek için kullanılan lazer ışınlarına neredeyse eşit miktarda füzyon enerjisi üreten bir lazer füzyon deneyi gerçekleştirdiğini duyurmuştu. NIF sonuçları, bir pound yüksek patlayıcıya eşdeğer olan 1,3 megajoule füzyon enerjisi üreterek, lazer füzyonunun temel bilimsel ve teknolojik uygulanabilirliğini göstermiştir.
Obenschain, "NIF sonuçları etkileyici ve gelecekteki ilerlemeleri hızlandıracak lazer teknolojisine yönelme ihtiyacının altını çiziyor. nRL ArF lazer teknolojisi, daha yüksek füzyon kazançları ve verimleri için bir yol sunuyor," dedi. "Bu özellikler NNSA Stok Yönetimi Programı için gerekli ve füzyon enerjisi üretimi için yüksek kazanç şart."
Nike lazer mercek dizisi, patlama kapsülünün küçük bir bölümünü temsil eden hedeflere 44 kripton florür (KrF) lazer ışını odaklıyor. Milimetre boyutundaki hedefler merkezi mercekte görülebiliyor. KrF lazerleri, ArF'ye benzer ancak biraz daha uzun dalga boyuna (248 nm) sahiptir. Nike deneyi, füzyon patlaması için gerekli yüksek hızlara bir hedefi düzgün bir şekilde hızlandırmanın temel fiziğini geliştiriyor. Kaynak: Deniz Araştırma Laboratuvarı
Obenschain, yüksek enerjili ArF lazerlerinin, ticari enerji santralleri için füzyonun gerektirdiği performans, enerji, tekrarlama frekansı, hassasiyet ve milyar dolarlık alt güvenilirlik seviyelerine ulaşabilmesi için önemli yatırımlar gerektireceğini belirtiyor.
Obenschain, "Bugüne kadar yaptığımız çalışmalar, ArF doğrudan tahrikli ataletli füzyon enerji sistemlerinin bu gereksinimleri karşılamasını engelleyen temel bir engel bulunmadığını göstermiştir" dedi.
Şöyle dedi: "Bu avantajlar, 1 megajoule'den daha düşük lazer enerjilerinde çalışan, daha küçük ölçekli ve daha ucuz füzyon enerji santrali modüllerinin geliştirilmesini kolaylaştırabilir." "Bu, lazer füzyon enerjisinin çok pahalı ve enerji santrallerinin çok büyük olduğu yönündeki mevcut görüşte devrim yaratacaktır."
NRL'nin lazerle çalışan hedef fiziği bölümü başkanı Dr. Max Karasik, "NRL, yüksek enerjili argon florür lazer teknolojisinin geliştirilmesinde dünya lideridir. Ayrıca, lazer füzyonunun fiziksel temellerini geliştirmek için deneyler yapıyoruz ve yüksek kazançlı bir ArF lazer içe doğru patlaması için en uygun konfigürasyonu belirlemek üzere bilgisayar simülasyonları gerçekleştiriyoruz." dedi.
ArF lazerinin füzyon enerjisi potansiyeli, ABD Enerji Bakanlığı'nın İleri Araştırma Projeleri Ajansı (ARPA-E) tarafından yürütülen Termonükleer Füzyon Enerjisini Mümkün Kılan Atılımlar (BETHE) programı tarafından desteklenmektedir. Bu program, ticari olarak uygulanabilir füzyon enerjisi kaynaklarının zamanında geliştirilmesini desteklemektedir.
Plazma Fiziği Bölümü'nün Lazer Plazma Şubesi bu araştırma çabasına öncülük ediyor ve yüksek enerji kazançlı içe doğru patlamalar için gereken performansı elde etmek amacıyla argon florür lazerlerini geliştirmek için üç aşamalı bir plan geliştirdi.
Birinci aşamada, NRL'de halihazırda devam eden ArF için temel bilim ve teknoloji çalışmaları tamamlanacaktır. İkinci aşamada, tam ölçekli, yüksek enerjili bir ArF lazer ışın hattı inşa edilecek ve test edilecektir. Üçüncü aşamada ise, 20 ila 30 adet bu tür ışın hattından oluşan bir içe doğru çökelme tesisi inşa edilecek ve savunma ve enerji uygulamaları için gerekli olan yüksek enerji kazancını (>100) göstermek için kullanılacaktır.
Yayın tarihi: 18 Eylül 2024