Istraživači su uz pomoć naprednih snimaka X‑zraka i elektronskih snopova zabeležili najdetaljniji prikaz laserski pokretanih šok‑talasa koji iniciraju nuklearnu fuziju. Eksperimenti u Berkeley Lab otkrili su neočekivani tanki sloj vodene pare oko mlaza, koji pomaže ravnomernom sabijanju i nije bio predviđen simulacijama. Ovaj uvid ukazuje na nedostatke modela i može pomoći u razvoju efikasnijih pristupa inercione fuzije.
Naučnici Zabeležili Najdetaljniji Prikaz Šok‑Talasa Koji Pokreću Nuklearnu Fuziju
Photo Credit: iStock
Naučnici su napravili značajan pomak u razumevanju procesa koji pokreću nuklearnu fuziju: zabeležili su dosad najsitnije detalje o ponašanju laserski pokretanih šok‑talasa pod ekstremnim uslovima.
U studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači sa Univerziteta Mičigen (u okviru američkog programa Department of Energy LaserNetUS) i timovi iz Lawrence Berkeley National Laboratory koristili su naprednu „multi‑messenger“ tehniku — kombinaciju X‑zraka i snopova visokih energija elektrona — da bi napravili visokobrzinske snimke šok‑talasa u bilionitim delovima sekunde.
Umesto pravih fuzionih goriva, eksperimenti su koristili veoma tanak, kontinuirani mlaz vode kao sigurnu i kontrolisanu zamenu. Sinhronizovani laserski impulsi stvarali su šok‑talase koji su sabijali materijal, dok su X‑zraci i elektronski snopovi omogućili „film“ vrlo brzih promena u plazmi i strukturi šoka.
Ključni rezultat istraživanja bio je otkriće neočekivanog, veoma tankog sloja vodene pare koji okružuje mlaz. Taj sloj je doprineo ravnomernijem sabijanju — efekat koji podseća na upotrebu niskogustinskih peni (foam) u nekim tipovima ciljeva za inercionu fuziju (ICF). Do sada taj sloj nije bio jasno vidljiv u eksperimentalnim podacima niti predviđen u računarskim simulacijama.
„Želeli smo da pokažemo da X‑zraci koje proizvode izuzetno intenzivni laseri imaju jedinstvena svojstva koja nam omogućavaju da uhvatimo ‘film’ izuzetno brzih pokreta plazme,“ rekao je Alec Thomas, autor studije i istraživač plazma fizike na Univerzitetu Mičigena.
„Svaki put kada bismo pogledali X‑zrak, iznenadilo nas je. Simulacije su se značajno razlikovale od onoga što smo videli,“ dodao je Hai‑En Tsai iz Berkeley Lab.
Otkrivanje razlika između modela i stvarnog ponašanja važno je za preciznije dijagnostike i poboljšanje dizajna fuzionih ciljeva — što može doprineti efikasnijim i pouzdanijim pristupima u razvoju inercione fuzije.
Zašto je ovo važno
Iako je komercijalna fuzija i dalje daleko i suočava se sa tehničkim i ekonomskim izazovima, ovakvi eksperimentalni uvidi pomažu istraživačima da koriguju modele, smanje nepredviđene nestabilnosti i približe fuziju kao potencijalno važnu dopunu obnovljivim izvorima energije.
Napomena: Studija predstavlja napredak u dijagnostici i eksperimentalnoj tehnici; primena u komercijalnim elektranama zahteva još decenija rada i investicija.
Pomozite nam da budemo bolji.
