Команда, во главе с учеными и инженерами в Калифорнийском университете, Сан-Диего и Общей Атомной энергетике, развивала новую технику, чтобы «видеть», куда энергия поставлена во время процесса, названного быстрым воспламенением, которое является подходом, чтобы начать реакции ядерного синтеза, используя лазер высокой интенсивности. Визуализация энергетического потока позволила исследователям проверить различные способы улучшить энергетическую доставку до топливной цели в их экспериментах.
Исследователи издали свои результаты онлайн в выпуске 11 января журнала Nature Physics.Быстрое воспламенение включает два этапа, чтобы начать ядерный синтез. Во-первых, сотни лазеров сжимают топливо сплава (как правило, соединение дейтерия и трития, содержавшегося в сферической пластмассовой топливной капсуле) к высокой плотности. Затем лазер высокой интенсивности поставляет, энергия быстро нагреться (зажигают) сжатое топливо.
Ученые считают быстрое воспламенение многообещающим подходом к ядерному синтезу, которым управляют, потому что требуется меньше энергии, чем другие подходы.Но для быстрого воспламенения, чтобы иметь успех, ученые должны преодолеть большое препятствие: как к Direct Energy от лазера высокой интенсивности в самую плотную область топлива. «Это было главной проблемой исследования, так как идея быстрого воспламенения была предложена», сказал Фархэт Бег, преподаватель механической и космической разработки и директор Центра энергетического Исследования в Сан-Диего UC.Чтобы заняться этой проблемой, команда создала способ видеть, впервые, куда энергия едет, когда лазер высокой интенсивности поражает топливную цель. Техника полагается на использование медных трассирующих снарядов в топливной капсуле.
Когда лазерный луч высокой интенсивности направлен на сжатую топливную цель, он производит высокоэнергетические электроны, которые поражают медные трассирующие снаряды и заставляют их испускать рентген, что ученые могут изображение.«Прежде чем мы развивали эту технику, это было, как будто мы смотрели в темноте.
Теперь, мы можем лучше понять, где энергия депонируется так, мы можем исследовать новые экспериментальные планы, чтобы улучшить доставку энергии к топливу», сказал Кристофер Макгаффи, координатор проекта помощника в High Energy Density Physics Group Бега в Сан-Диего UC Школа Джейкобса Разработки и соавтора на бумаге.И это – то, что сделала команда. После экспериментирования с различными топливными целевыми проектами и лазерными конфигурациями, исследователи в конечном счете достигли рекордно высокого уровня (до 7 процентов) эффективность энергетической доставки от лазера высокой интенсивности до топлива. Этот результат демонстрирует улучшение на эффективности приблизительно фактором четыре по сравнению с предыдущими быстрыми экспериментами воспламенения, сказали исследователи.
Компьютерные моделирования также предсказали энергетическую эффективность доставки целых 15 процентов, если экспериментальный план был расширен. Но это предсказание все еще должно быть проверено экспериментально, сказано, Просят. «Мы надеемся, что эта работа открывает дверь в будущие попытки улучшить быстрое воспламенение».