Слияние решетчатых конфайнментов

Термоядерный синтез с решеточным удержанием ( LCF ) — это тип ядерного синтеза , при котором насыщенные дейтронами металлы подвергаются воздействию гамма-излучения или ионных пучков, например, в термоядерном термоядере IEC , избегая ограниченной высокотемпературной плазмы, используемой в других методах термоядерного синтеза. ^[1]^[2]

История

В 2020 году группа исследователей НАСА , ищущих новый источник энергии для миссий по исследованию дальнего космоса, опубликовала первую статью, описывающую метод запуска ядерного синтеза в пространстве между атомами твердого металла, пример экранированного синтеза. ^[3] Эксперименты не приводили к самоподдерживающимся реакциям, а сам источник электронов был энергетически дорогим. ^[1]

Техника

В реакции используется дейтерий , широко доступный нерадиоактивный изотоп водорода, состоящий из одного протона , одного нейтрона и одного электрона . Дейтерий заключен в пространстве между атомами твердого металла, такого как эрбий или титан . Эрбий может поддерживать неопределенное время 10 ²³ см ⁻³ атомы дейтерия (дейтроны) при комнатной температуре. Металл, насыщенный дейтронами, образует в целом нейтральную плазму . ^{[ сомнительно – обсудить ]} Электронная плотность металла снижает вероятность того, что два ядра дейтерия будут отталкиваться друг от друга при сближении. ^[1]

Динамитронный танталовую ускоритель электронного пучка генерирует электронный луч , который попадает на мишень и производит гамма-лучи , облучая дейтерид титана или дейтерид эрбия. Гамма-лучи с энергией около 2,2 мегаэлектронвольт (МэВ) попадают в дейтрон и расщепляют его на протон и нейтрон. Нейтрон сталкивается с другим дейтроном. Этот второй энергичный дейтрон может подвергаться экранированному синтезу или реакции обрыва. ^[1]

Хотя решетка теоретически имеет комнатную температуру, LCF создает энергетическую среду внутри решетки, где отдельные атомы достигают энергии уровня термоядерного синтеза. ^[3] Нагретые области создаются в масштабе микрометра .

Экранированный сплав

Энергичный дейтрон сливается с другим дейтроном, образуя либо ³ядро гелия и нейтрон или ³ядро водорода и протон. Эти продукты синтеза могут сливаться с другими дейтронами, образуя альфа-частицу, или с другим ³гелий или ³ядро водорода. Каждый высвобождает энергию, продолжая процесс. ^[1]

Реакция зачистки

В реакции отделения металл отрывает нейтрон от ускоренного дейтрона и сплавляет его с металлом, образуя другой изотоп металла. ^[1] энергию в виде ионизирующего излучения Если полученный изотоп металла радиоактивный, он может распасться на другой элемент, выделяя при этом .

Палладий-серебро

Похожий метод закачивает газообразный дейтерий через стенку трубки из сплава палладия и серебра. Палладий электролитически загружен дейтерием. В некоторых экспериментах при этом образуются быстрые нейтроны , которые запускают дальнейшие реакции. ^[1] Другие экспериментаторы (Фралик и др.) также заявляли об аномальном тепле, выделяемом этой системой.

Сравнение с другими методами синтеза

Пироэлектрический синтез ранее наблюдался в гидридах эрбия. Высокоэнергетический пучок ионов дейтерия, генерируемый пироэлектрическими кристаллами, был направлен на стационарную точку комнатной температуры. ЭрД ₂ или Мишень ErT ₂ , и наблюдалось слияние. ^[2]

В предыдущих исследованиях термоядерного синтеза, таких как термоядерный синтез с инерционным удержанием (ICF), топливо, такое как более редкий тритий, подвергается высокому давлению в течение наносекундного интервала, вызывая термоядерный синтез. При термоядерном синтезе с магнитным удержанием (MCF) топливо нагревается в плазме до температур, намного превышающих температуры в центре Солнца. В LCF условия, достаточные для термоядерного синтеза, создаются в металлической решетке, которая поддерживается при температуре окружающей среды во время воздействия фотонов высокой энергии . ^[3] Устройства ICF на мгновение достигают плотности 10 ²⁶ копия ⁻¹, в то время как устройства MCF на мгновение достигают 10 ¹⁴.

Для термоядерного синтеза с решеточным удержанием требуются энергичные дейтроны, и поэтому он не является холодным синтезом . ^[1]

Сплав с решеточным удержанием используется как метод увеличения катодной плотности топлива в устройствах инерционного электростатического синтеза , таких как термоядер Фарнсворта-Хирша . Это увеличивает вероятность возникновения событий термоядерного синтеза и, следовательно, производимого излучения. В приложениях, где фузоры используются в качестве источника рентгеновского, нейтронного или протонного излучения, термоядерный синтез с ограничением решетки повышает энергетическую эффективность устройства. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Барамсай, Баярдадрах; Беньо, Тереза; Форсли, Лоуренс; Стейнец, Брюс (27 февраля 2022 г.). «Новый путь НАСА к термоядерной энергии» . IEEE-спектр .
^ Jump up to: ^а ^б Стейнец, Брюс М.; Беньо, Тереза Л.; Хаит, Арнон; Хендрикс, Роберт С.; Форсли, Лоуренс П.; Барамсай, Баярбадрах; Угоровский, Филип Б.; Бекс, Майкл Д.; Сосны, Владимир; Пайнс, Марианна; Мартин, Ричард Э.; Пенни, Николас; Фралик, Гюстав К.; Сандифер, Карл Э. (20 апреля 2020 г.). «Новые ядерные реакции, наблюдаемые в дейтерированных металлах, облученных тормозным излучением» . Физический обзор C . 101 (4): 044610. Бибкод : 2020PhRvC.101d4610S . дои : 10.1103/physrevc.101.044610 . S2CID 219083603 – через APS.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Слияние решетчатых конфайнментов» . Исследовательский центр НАСА имени Гленна . Проверено 1 марта 2022 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Барамсай, Баярдадрах; Беньо, Тереза; Форсли, Лоуренс; Стейнец, Брюс (27 февраля 2022 г.). «Новый путь НАСА к термоядерной энергии» . IEEE-спектр .

[erbium-2] Jump up to: ^а ^б Стейнец, Брюс М.; Беньо, Тереза Л.; Хаит, Арнон; Хендрикс, Роберт С.; Форсли, Лоуренс П.; Барамсай, Баярбадрах; Угоровский, Филип Б.; Бекс, Майкл Д.; Сосны, Владимир; Пайнс, Марианна; Мартин, Ричард Э.; Пенни, Николас; Фралик, Гюстав К.; Сандифер, Карл Э. (20 апреля 2020 г.). «Новые ядерные реакции, наблюдаемые в дейтерированных металлах, облученных тормозным излучением» . Физический обзор C . 101 (4): 044610. Бибкод : 2020PhRvC.101d4610S . дои : 10.1103/physrevc.101.044610 . S2CID 219083603 – через APS.

[NASA-3] Jump up to: ^а ^б ^с «Слияние решетчатых конфайнментов» . Исследовательский центр НАСА имени Гленна . Проверено 1 марта 2022 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[1]

[2]

[3]