Намагничивающие инерционные термоядерные имплозии с лазерным приводом
Лазеры в науке 21.06.2022 Комментарии к записи Намагничивающие инерционные термоядерные имплозии с лазерным приводом отключеныЯдерный синтез — широко изученный процесс, в ходе которого атомные ядра с низким атомным номером сливаются вместе, образуя более тяжелое ядро, при этом высвобождается большое количество энергии. Реакции ядерного синтеза могут быть произведены с использованием метода, известного как синтез с инерционным удержанием, который влечет за собой использование мощных лазеров для взрыва топливной капсулы и получения плазмы.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT), Университета Делавэра, Университета Рочестера, Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, Имперского колледжа Лондона и Римского университета Ла Сапиенца недавно показали, что происходит с этим взрывом, когда к нему прикладывается сильное магнитное поле . топливная капсула, используемая для термоядерного синтеза с инерционным удержанием . Их статья, опубликованная в Physical Review Letters, демонстрирует, что сильные магнитные поля сглаживают форму имплозии инерционного синтеза. «В термоядерном синтезе с инерционным удержанием сферическая капсула миллиметрового размера взрывается с помощью мощных лазеров для ядерного синтеза », — сказал Phys.org Ариджит Бозе, один из исследователей, проводивших исследование.
«Прикладывание магнитного поля к имплозиям может привязать заряженные частицы плазмы к В-полю и улучшить их шансы на слияние. Однако, поскольку магнитное поле может ограничивать движение частиц плазмы только в направлении поперек силовых линий, а не в направлении вдоль приложенных силовых линий, это может привести к различиям между двумя направлениями, которые влияют на форму имплозии».
За последнее десятилетие несколько физиков исследовали возможные эффекты имплозии намагничивающего синтеза. Однако большинство их исследований носили численный характер и не проверяли гипотезы в экспериментальных условиях. Таким образом, Бозе и его коллеги решили провести серию тестов, чтобы эмпирически определить, что происходит с формой имплозии инерционного синтеза при сильном намагничивании. Их эксперименты были специально разработаны для изучения свойств сильно намагниченной плазмы путем создания уникальных плазменных условий. В этих условиях и ионы плазмы, и электроны замагничены.
«Стоит отметить, что намагниченность ионов плазмы очень трудно получить и она не изучалась на мощных лазерах», — пояснил Бозе. «Для проведения наших испытаний мы использовали чрезвычайно сильное магнитное поле 50 Тл, намного более сильное, чем те, которые использовались в предыдущих экспериментах, и использовали удары для проведения экспериментов по имплозии на лазерной установке OMEGA. Мы впервые обнаружили, что это поле сгладил форму имплозии, так что она стала более сплюснутой».
Исследователи проводили свои эксперименты на лазерной установке OMEGA, расположенной в Лаборатории лазерной энергетики в Рочестере, штат Нью-Йорк. В частности, они применили сильное B-поле (то есть с силой в 1000 раз выше, чем у обычных стержневых магнитов) к сферической капсуле миллиметрового размера, которая была нагрета до более чем 100 миллионов К с помощью лазерного удара.
«Ударный нагрев и приложенное B-поле создали уникальные плазменные условия с сильно намагниченными электронами и ионами, что было важно для экспериментов», — сказал Бозе. «Посредством моделирования мы затем определили, что эта сплюснутая форма вызвана подавлением теплового потока (перпендикулярного направлению магнитного поля) в сильно намагниченной плазме».
Недавняя работа этой группы исследователей дает новую ценную информацию об имплозиях инерционного синтеза и влиянии на них магнитных полей.
В будущем описанный ими метод может быть использован другими группами для получения сильно намагниченных электронов и ионов в экспериментальных условиях с использованием мощных лазеров. «В частности, мы были первыми, кто заметил, что приложенное магнитное поле сглаживает форму имплозии», — добавил Бозе. «В наших следующих исследованиях мы планируем использовать «рецепт», изложенный в нашей статье, для проведения дополнительных экспериментов, направленных на создание сильно намагниченных электронов и ионов для изучения влияния намагниченности на транспортные свойства».
