National Ignition Facility досягає термоядерного запалювання

Міністерство енергетики США (DOE) і Національне управління ядерної безпеки DOE (NNSA) оголосили про досягнення термоядерного запалювання в Ліверморській національній лабораторії імені Лоуренса (LLNL). Це великий науковий прорив, до якого йшли протягом десятиліть. Він прокладе шлях до прогресу в майбутньому чистої електроенергії.

5 грудня команда National Ignition Facility (NIF) з LLNL провела перший в історії експеримент із керованим термоядерним синтезом, віхи, також відомої як беззбитковість енергії, що означає, що термоядерний синтез виробляє більше енергії, ніж лазерна енергія, використана для його запуску. Цей перший у своєму роді подвиг забезпечить безпрецедентну можливість підтримувати Програму управління запасами NNSA
(National Nuclear Security Administration).

«Це визначне досягнення для дослідників і співробітників NIF, які присвятили свою кар’єру втіленню термоядерного запалювання в реальність, і ця віха, безсумнівно, спровокує ще більше відкриттів», — сказала міністр енергетики США Дженніфер М. Гранхольм (Jennifer M. Granholm).

«Понеділок, 5 грудня 2022 року, став історичним днем у науці завдяки неймовірним людям у Ліверморській лабораторії та NIF. Здійснюючи цей прорив, вони відкрили нову главу в Програмі управління запасами NNSA», – сказала адміністратор NNSA Джил Грубі (Jill Hruby).

Hohlraum (у радіаційній термодинаміці неспецифічне німецьке слово для "hollow space" or "cavity")  — це порожнина, (камера) стінки якої знаходяться в радіаційній рівновазі з енергією випромінювання всередині порожнини, у якій розміщено тип кріогенної мішені, яка використовується для досягнення запалювання 5 грудня 2022 року на NIF LLNL.

Експеримент LLNL перевищив порогове значення термоядерного синтезу, доставляючи 2,05 мегаджоуля (МДж) енергії до мішені, що призвело до 3,15 МДж вихідної енергії термоядерного синтезу, що вперше продемонструвало фундаментальну наукову основу для інерційної термоядерної енергії (IFE). Багато передових наукових і технологічних розробок все ще необхідні для досягнення простого, доступного IFE для живлення будинків і підприємств, і Міністерство енергетики зараз перезапускає широкомасштабну скоординовану програму IFE у Сполучених Штатах. У поєднанні з інвестиціями приватного сектору існує великий імпульс для швидкого прогресу в напрямку комерціалізації термоядерного синтезу.

Термоядерний синтез — це процес, за якого два легких ядра об’єднуються в одне важче ядро, вивільняючи велику кількість енергії. У 1960-х роках група вчених-новаторів з LLNL висунула гіпотезу про те, що лазери можна використовувати для індукції термоядерного синтезу в лабораторних умовах. Під керівництвом фізика Джона Наколса, який пізніше обіймав посаду директора LLNL з 1988 по 1994 рік, ця революційна ідея стала інерційним термоядерним синтезом, поклавши початок більш ніж 60-річним дослідженням і розробкам у лазерах, оптиці, діагностиці, виготовленні мішеней, комп’ютерному моделюванні та симуляції та експериментальний дизайн.

                        
Щоб реалізувати цю концепцію, LLNL побудувала серію все більш потужних лазерних систем, що призвело до створення NIF, найбільшої та найенергетичнішої лазерної системи у світі. NIF — розташований у LLNL у Ліверморі, штат Каліфорнія — розміром із спортивний стадіон і використовує потужні лазерні промені для створення температур і тиску, подібних до тих, які є в ядрах зірок і планет-гігантів, а також усередині вибухової ядерної зброї.

Досягнення запалювання стало можливим завдяки самовідданості співробітників LLNL, а також незліченних співробітників Лос-Аламосської національної лабораторії DOE, Національної лабораторії Сандії та Національної служби безпеки Невади; General Atomics; академічні установи, включаючи Лабораторію лазерної енергетики Рочестерського університету, Массачусетський технологічний інститут, Каліфорнійський університет у Берклі та Прінстонський університет; міжнародні партнери, включно з установою атомної зброї Сполученого Королівства та Комісією з альтернативних джерел енергії та атомної енергії Франції; і зацікавлені сторони в Міністерстві енергетики та NNSA та в Конгресі.

Щоб створити термоядерне запалювання, лазерна енергія в National Ignition Facility перетворюється на рентгенівське випромінювання всередині гольраума, яке потім стискає паливну капсулу, поки вона не вибухне, створюючи плазму високого тиску та високої температури

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365