Đột phá về hợp năng hạt nhân nhận được năng lượng laser mạnh hơn #sựkiệnhôm nay
Tạp chí The New York Times đã đưa tin về một đột phá quan trọng trong lĩnh vực hợp năng hạt nhân, khi các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Năng lượng Hạt nhân Lawrence Livermore của Mỹ đã thực hiện một thí nghiệm thành công, với một lượng năng lượng laser lớn hơn ngày trước.
Thí nghiệm diễn ra vào tháng 12 và đã đạt được khoảng 3 megajoules năng lượng – tương đương với khoảng 1,5 pound của thuốc nổ TNT, hoặc gấp 1,5 lần năng lượng của các cú laser đầu vào. Đây là lần đầu tiên một phản ứng hợp năng hạt nhân trong môi trường phòng thí nghiệm đã tạo ra nhiều năng lượng hơn để khởi đầu phản ứng.
Thí nghiệm vào tháng 7 gần đây hoàn toàn giống với thí nghiệm vào tháng 12. “Chúng tôi đã kỳ vọng một lượng năng lượng tương tự”, Tiến sĩ Town nói. “Khoảng 3 megajoules”.
Tuy nhiên, kết quả thực tế cho thấy là 3,88 megajoules.
Kết quả tốt hơn dự đoán này cho thấy, với một số chỉnh sửa nhỏ, hợp năng hạt nhân bằng laser có thể trở nên hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, những biến thể nhỏ có thể dẫn đến sự thất bại của quá trình hợp nhất.
Thí nghiệm vào tháng 6, chỉ cách đó một tháng, cũng được dự đoán sẽ tạo ra khoảng 3 megajoules, nhưng chỉ tạo ra từ 1,6 đến 1,7 megajoules, Tiến sĩ Town nói.
Một nỗ lực gần đây vào tháng này, nhằm duy trì vũ khí hạt nhân mà không cần các cuộc thử nghiệm hạt nhân ngầm, đã đạt hơn hai megajoules, đạt sự cân bằng với năng lượng laser.
“Đáng ngạc nhiên là chúng tôi không đạt được sự kích thích trên tất cả”, Tiến sĩ Town nói.
Nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Lawrence Livermore hiện đang phân tích kết quả, và họ cho rằng họ đã hiểu rõ hơn về những gì đang diễn ra.
Một điểm quan trọng là 192 cú laser không hoàn hảo. “Mỗi lần bạn bắn laser, luôn có những biến thể nhỏ”, Tiến sĩ Town nói.
Thay vì năng lượng laser đến một cách hoàn hảo để nén vỏ nhiên liệu hydro, sự mất cân bằng nhỏ nhặt làm cho vỏ nhiên liệu bị chệch hướng. Một phần năng lượng bị mất, và quá trình vi ôm vào bên trong không làm nóng hydro nhiều như mong đợi.
Có cũng có các biến thể nhỏ trong các viên nhiên liệu ảnh hưởng đến các phản ứng hợp nhất. Mô phỏng máy tính cho thấy có thể có một phạm vi rộng về năng lượng đầu ra.
“Điều đó có thể giảm xuống chỉ 1,4 megajoules”, Tiến sĩ Town nói. “Và nếu mọi việc diễn ra thuận lợi, nó có thể lên đến 7 megajoules.”
Để nâng cao hiệu suất, các nhà khoa học đang lên lịch tiến hành chuỗi thí nghiệm mới tại Cơ sở Kích hoạt Quốc gia, để tạo ra năng suất hợp nhất cao hơn và ổn định hơn. Năng lượng của các cú laser trong cơ sở sẽ được nâng cấp từ 2,05 đến 2,2 megajoules. Những cải tiến mới nhất đã diễn ra sau lần nâng cấp trước đó từ 1,9 megajoules. Dự kiến việc tăng thêm năng lượng sẽ dẫn đến những cải tiến tiếp theo.
“Nếu bạn có thể hiệu quả kết hợp nhiều năng lượng vào điểm nóng, thì bạn có thể đạt được năng suất cao hơn”, Tiến sĩ Town nói. “Bạn có thể làm điều đó bằng cách có một cái đinh to hơn.”
Bài viết trên The New York Times cho thấy sự tiến bộ đáng kể trong nghiên cứu hợp năng hạt nhân và mở ra khả năng ứng dụng rộng lớn trong tương lai. Các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu thêm về các biến thể và cải thiện để có thể tạo ra năng lượng hợp nhất một cách hiệu quả và ổn định hơn.#hợpnănghạtnhân #lựccháyđốilớn #tiếnvàotheokỳvọng
Nguồn: https://www.nytimes.com/2023/09/25/science/nuclear-laser-fusion-nif.html
The Key Number: 3.88 megajoules.
The experiment in December generated a whirlwind of accolades when it produced about three megajoules of energy — equivalent to about 1.5 pounds of TNT, or about 1.5 times the energy of the incoming lasers. It was the first time that a fusion reaction in a laboratory setting produced more energy than it took to start the reaction.
The July experiment was essentially identical to the December one. “We expected a similar yield,” Dr. Town said. “On the order of three megajoules.”
The actual output was 3.88 megajoules.
The better-than-predicted result indicates that with a few tweaks, laser fusion can become markedly more efficient. But minuscule variations could yield fusion duds as well.
A fusion experiment in June, just a month earlier, was also predicted to produce about three megajoules, but it generated only between 1.6 and 1.7 megajoules, Dr. Town said.
A more recent attempt this month, as part of efforts to maintain nuclear weapons without underground nuclear tests, yielded slightly more than two megajoules, breaking even with the laser energy.
“It was a little bit surprising that we did not achieve ignition on all of them,” Dr. Town said.
Why It Matters: Much more to learn.
Analyzing the results, the Livermore scientists now think they better understand what is going on.
For one, the 192 lasers are not perfect. “There are some variations every time you shoot the laser,” Dr. Town said.
Instead of laser energy arriving perfectly balanced to compress the hydrogen fuel capsule, a slight imbalance nudges the capsule off in one direction. Some of the energy is lost, and the inward implosion does not heat the hydrogen as much.
There are also slight variations in the fuel capsules that affect the fusion reactions. Computer simulations now indicate there can be a wide range in the output energy.
“It could fall as low as 1.4 megajoules,” Dr. Town said. “And if the stars align and everything works perfectly, it could get up to seven megajoules.”
What Happens Next: Upgrading and optimizing the experiment.
Siegfried Glenzer, a scientist at the SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Calif., who led the initial fusion experiments at the Livermore facility years ago, said of the July advance, “The fact that the gain has gone up on the last shot is encouraging news and shows that the current implosions are not yet fully optimized.”
A new series of experiments is about to begin at the National Ignition Facility as it aims to generate higher fusion yields more consistently. The energy of the facility’s lasers is being upgraded to 2.2 megajoules from 2.05. The latest advances occurred after the last upgrade from 1.9 megajoules. Additional energy is expected to lead to further improvements.
“If you can couple effectively more energy to the hot spot, you should get more yield,” Dr. Town said. “You can do that by having a bigger hammer.”
[ad_2]
