КМС Фьюжн
KMS Fusion была первой частной компанией, которая попыталась создать термоядерный реактор, используя подход инерционного термоядерного синтеза (ICF). Основная концепция, разработанная в 1969 году Китом Брюкнером , заключалась в том, чтобы наполнить небольшие стеклянные сферы топливным газом, а затем сжать сферу с помощью лазеров до тех пор, пока они не достигнут необходимой температуры и давления. В мае 1974 года они продемонстрировали выход нейтронов , соответствующий небольшим уровням термоядерных событий в мишени, заполненной DT, что стало первым опубликованным успехом этого метода.
Когда компания предложила эту идею в 1969 году, компания не знала, что несколько лабораторий Комиссии по атомной энергии США (AEC) также работали над той же концепцией, которая в то время была строго засекречена. Лаборатории постоянно выступали против усилий KMS. Когда успешные испытания оправдали прогнозы лаборатории, что намного ниже собственных прогнозов KMS, AEC использовала этот успех как доказательство того, что их разработки лучше. Компания попыталась получить финансирование от AEC для дальнейшего развития, но основатель компании Кип Сигел умер в 1975 году, давая показания Конгрессу по этой теме.
Компания продолжала использовать магистраль ICF в течение следующих нескольких лет, сначала используя полис страхования жизни Сигела , а затем финансируя AEC. К концу 1970-х годов программы, моделирующие процесс ICF, показали, что необходимы гораздо более мощные лазеры, и продолжающееся финансирование KMS до 1980-х годов было почти полностью связано с производством топливных таблеток и опытом работы с тритием . В 1991 году эта программа была переведена в компанию General Atomic в Калифорнии, и KMS закрылась.
История
[ редактировать ]КМС Индастриз
[ редактировать ]Кип Сигел основал KMS Industries 8 февраля 1967 года. [ 1 ] Ранее Сигел основал компанию Conductron для разработки радара бокового обзора , но компания стала более известна благодаря разработке голографии . Сигел продал Conductron компании McDonnell-Douglas в 1967 году и почти сразу же начал спорить с их руководством по поводу будущего подразделения. [ 2 ] Он ушел и основал KMS. На деньги от продажи Conductron он приобрел несколько компаний и сформировал мини- конгломерат . [ 3 ]
Сигел также сформировал исследовательское подразделение в Эль-Сегундо, Калифорния , и нанял Кейта Брюкнера , одного из основателей физического факультета Калифорнийского университета в Сан-Диего , для управления им на консультационной основе. Брюкнер также консультировал ряд других организаций, в том числе Министерство обороны и Комиссии по атомной энергии (AEC) программу термоядерного синтеза с магнитным удержанием . [ 3 ]
Первоначальная идея
[ редактировать ]В рамках своей работы с AEC Брюкнер смог поехать на встречу исследователей термоядерного синтеза в Новосибирске в 1968 году . Сегодня эта встреча известна как вечеринка выхода токамака , хотя в то время она не считалась очень важной. [ 4 ] На этой встрече также были представлены многие другие новые концепции термоядерного синтеза. Среди них были советские эксперименты с использованием лазеров для прямого нагрева газообразного топлива до температуры термоядерного синтеза, составляющей десятки миллионов градусов. Британские, итальянские и французские команды также сообщили о подобных экспериментах, причем как советские, так и французские эксперименты сообщали о производстве термоядерных нейтронов . [ 5 ]
Работа KMS в области голографии сделала их экспертами в области лазерных технологий, и эта тема, естественно, заинтересовала Брюкнера. [ 5 ] [ 4 ] По возвращении в США Брюкнер предложил новую концепцию лазерного синтеза, которая включала сжатие и имплозию, а не прямой нагрев. [ 1 ] Брюкнер основал свою концепцию на -Улама Теллера конструкции водородной бомбы , о которой он знал благодаря некоторым контрактным работам, которые он выполнял в Лос-Аламосе сразу после испытаний Айви Майка в 1953 году. [ 5 ]
В этой концепции термоядерное топливо одновременно нагревается и сжимается внешней силой. Сжатие значительно сокращает время реакции на события термоядерного синтеза и позволяет полностью сжечь топливо за микросекунды. В бомбе сжатие обеспечивается рентгеновскими лучами, испускаемыми небольшой ядерной бомбой, известной как «первичная». Идея Брюкнера заключалась в том, чтобы заменить рентгеновские лучи светом лазера; это было бы гораздо менее мощно, но казалось достаточным для небольшого количества легкого топлива. [ 5 ]
Контракт Минобороны
[ редактировать ]Осенью 1968 года, вскоре после возвращения в США, Брюкнер написал для AEC отчет о лазерных системах и концепциях фокусного синтеза , также представленный на встрече. Он предложил небольшую исследовательскую программу для дальнейшего изучения этих концепций, но AEC не заинтересовался. Затем он обратился в Отдел ядерных применений Министерства обороны , и они выразили готовность профинансировать первоначальное исследование. Поскольку это была секретная информация , ему не разрешили рассказать Сигелу о своей идее. [ 6 ]
Работая с экспертом по математической физике Джоном Фолкнером, а затем с Рэймондом Гранди, они создали одномерное компьютерное моделирование, в котором учитывалась энергия, поступающая от лазера, проводимость этой энергии электронами в образующейся плазме и образование ударных волн из-за быстрый нагрев. К их удивлению, количество реакций оказалось намного выше, чем они первоначально ожидали, а это означало, что требуемый лазер был примерно в 10 000 раз менее мощным, чем рассчитали британские и французские команды; Для воспламенения потребуется около 1 килоджоуля энергии лазера. [ 5 ] В то время лазеры только достигали уровня энергии около 100 Дж по сравнению с примерно 10 Дж всего несколькими годами ранее. Это предполагало, что лазеры необходимой энергии будут доступны в ближайшие несколько лет. [ 4 ] [ а ]
Брюкнер вернул результат в Министерство обороны и объяснил, что он представляется чрезвычайно важным для краткосрочного коммерческого применения. [ 5 ]
Классификация
[ редактировать ]Получив одобрение Министерства обороны, Брюкнер показал работу Сигелу в 1969 году. Однако он также чувствовал, что AEC, скорее всего, засекретит ее. Сигел отправился в Вашингтон, чтобы посовещаться с директором по исследованиям AEC Полом МакДэниелом при условии, что AEC будет считать это коммерческой тайной. МакДэниел заявил, что им следует сначала подать заявку на патенты на эту концепцию, прежде чем продолжить. Брюкнер вернулся в Калифорнию и написал несколько патентов, которые были поданы летом 1969 года. [ 7 ]
Позже Брюкнер узнал, что AEC направила патентные заявки в Ливермор (LLNL) и Лос-Аламос , что вызвало «серьезную бурю критики и беспокойства». [ 7 ] Как будто этого было недостаточно, в рядах AEC существовало также значительное негативное отношение к правительственной программе слияния; Подразделения реакторов деления были расстроены тем, что специалисты по термоядерному синтезу неизменно подчеркивали преимущества термоядерного синтеза перед делением с точки зрения безопасности реактора. Джеймс Так написал директору AEC Гленну Сиборгу после одного из таких событий, заявив, что они «... нервничают по поводу любого упоминания об относительных преимуществах термоядерного синтеза перед делением и особенно любого упоминания об опасностях реактора». [ 8 ] Чет Холифилд , один из членов Объединенного комитета Конгресса по атомной энергии, прямо выразил свои чувства в сторону термоядерного синтеза: «Я не хочу, чтобы этот термоядерный синтез, эта сделка в небе отвлекла AEC или Конгресс от решения вперед и выполняю [программу селекции]». [ 8 ] Все это привело к значительной неприязни почти всех, кто находился на орбите AEC, против этого внезапного объявления о краткосрочной термоядерной системе, которая может поставить под вопрос все усилия правительства через несколько лет. [ 8 ]
KMS не знал, что еще в 1960 году исследователь LLNL Джон Наколлс разработал почти идентичную концепцию. Основной целью Ливермора была разработка ядерных бомб , а концепция Наколлса развивалась по мере того, как он размышлял о том, что произойдет, если желаемая мощность ядерного оружия снизится. В тот момент, когда мощность была аналогична мощности ручной гранаты , количество энергии, необходимое для начала реакции термоядерного синтеза, было достаточно малым, чтобы ее можно было произвести с помощью лазера. Версия Наколлса отличалась от версии Брюкнера только деталями конструкции, основная физика была идентична. [ 9 ]
Благодаря работе Наколлса AEC посчитала, что лазерный синтез напрямую связан с разработкой секретного оружия. [ 8 ] Особое беспокойство вызывало то, что Брюкнер имел доступ к информации благодаря работе, которую он выполнял для Министерства обороны. Холифилд был возмущен тем, что KMS подала заявку на патенты на концепции, которые могли быть разработаны с использованием этих данных. Он написал в компанию следующее:
Я и другие члены Объединенного комитета на протяжении многих лет поддерживали и получали разрешение на сотни миллионов долларов на исследования в области управляемого термоядерного синтеза. По меньшей мере, неприятно осознавать, что вся дисциплина CTR оказывается в экономически невыгодном положении по сравнению с отдельным лицом или группой, чьим основным источником информации были исследования, финансируемые правительством Соединенных Штатов. [ 8 ]
Позже тем же летом Брюкнер участвовал в секретном совещании в Уэст-Палм-Бич, организованном Министерством обороны по использованию мощных лазеров в зенитных и противоракетных целях. Там прибыл глава службы безопасности AEC и сказал Брюкнеру, что все следует считать секретным и им следует немедленно прекратить работу над этим. Несмотря на раздражение, Сигел также увидел в этом доказательство того, что идеи заслуживают внимания. [ 7 ]
В краткосрочной перспективе его адвокатам удалось добиться от AEC согласия разрешить Брюкнеру в одиночку продолжить работу над концепцией. Осенью и весной следующего года Брюкнер подал еще двадцать патентных заявок на эти концепции. Адвокаты Сигела продолжали работать над проблемой, и в феврале 1970 года дело в конечном итоге дошло до стола Сиборга. Сиборг согласился позволить компании начать работу над этой концепцией при условии, что она будет считаться секретной и будет подчиняться тому же уровню безопасности, что и в национальных лабораториях. [ 7 ]
Формы KMS Fusion
[ редактировать ]Несмотря на огромные усилия Сигела по продажам, в том числе заявления об использовании голографии во всем, от 3D-телевидения до дорожных знаков, в области голографии было мало крупных рынков и почти не было постоянных клиентов. К 1969 году рынок иссяк, и компания работала в основном за счет доходов от различных других компаний, которые он приобрел в результате продажи Conductron. [ 1 ]
Брюкнер продолжал работать над своей концепцией до 1970 года и до весны 1971 года. К тому времени Сигел решил сделать ставку на термоядерный синтез. [ 10 ] Используя доходы от продажи нескольких подразделений KMS Industry, он основал новую компанию KMS Fusion в Анн-Арборе, штат Мичиган . [ 3 ] Сигел убедил Брюкнера присоединиться к ним, заключив существенное соглашение о разделе прибыли, и осенью 1971 года Брюкнер перешёл в лабораторию. [ 11 ]
Как это было типично для Сигела, он с большой помпой объявил о создании компании, заявив, что они выведут на рынок термоядерную энергию «в ближайшие несколько лет». [ 8 ] KMS хотела достичь научной безубыточности к 1976 году, инженерной - к 1977 году, действующей лазерной системы с высокой частотой повторений - к 1978 году и действующей опытной установки к 1981 году. [ 12 ]
В то время, сразу после «токамачной лихорадки» 1970 года, поле магнитного синтеза вышло из «упадка» и также привлекло значительное внимание общественности. [ 13 ] Заявление KMS в разгар всего этого привлекло внимание общественности, что привело к «бурной реакции» в сфере ICF. [ 8 ]
Дизайн пеллет
[ редактировать ]Основное различие между концепциями Брюкнера и Наколлса заключалось в способе схлопывания топлива. Наколлс, выходец из мира бомб, разработал то, что по сути было крошечной водородной бомбой. Топливо будет храниться в капсуле, подвешенной внутри металлического цилиндра, известного как « хольраум ». Лазеры освещали хольраум, нагревая его до тех пор, пока он не испустил рентгеновские лучи, что затем вызвало разрушение топлива. [ 14 ] Это отражало конструкцию бомбы, в которой термоядерное топливо формировалось в цилиндре, находящемся внутри более крупного металлического цилиндра - корпуса бомбы - который удерживал рентгеновские лучи, испускаемые первичной обмоткой. [ 15 ]
Напротив, концепция Брюкнера направляла лазеры непосредственно на внешнюю часть капсулы большего размера, которая непосредственно разрушала ее. Сегодня это известно как подход «прямого привода» по сравнению с концепцией, основанной на Хольрауме, теперь известной как «косвенный привод». Преимущество прямого привода состоит в том, что он позволяет более эффективно использовать энергию лазера, поскольку при создании рентгеновских лучей в хольрауме энергия лазера используется для нагрева металла рентгеновскими лучами - процесса, который поглощает большую часть исходной лазерной энергии. . Недостаток прямого привода в том, что хольраум сглаживает энергию и делает процесс разрушения более равномерным; для достижения того же уровня плавности хода прямой привод должен использовать гораздо более однородные топливные капсулы. [ 4 ]
Ключом к подходу Брюкнера была сферическая топливная таблетка, которая была чрезвычайно симметричной. Идея заключалась в том, чтобы использовать полые стеклянные микросферы , иногда называемые микросферами, которые можно было приобрести у таких компаний, как 3M, для использования в светоотражающих красках и других повседневных применениях. Работая с физиком Дэвидом Соломоном, они попытались найти решение: разрезать сферы, заполнить их, а затем снова запечатать. В июне 1972 года Соломон придумал совершенно другое решение: просто поместил сферы в герметичный контейнер с водородом, который затем диффундировал в сферы прямо через стекло. [ 3 ]
Следующая проблема, которую нужно было решить, заключалась в том, что воздушные шары сильно различались по качеству, и подавляющее большинство из них были непригодны для использования. Это привело к идее подвергнуть большое количество воздушных шаров нагрузке, что привело к разрушению большинства из них. Миллиарды из них окажутся в стрессе, а несколько тысяч выживут. Затем выживших поместили в барокамеру с дейтерием , нагрели до температуры около 300 F и оставили на несколько недель. Когда его открыли, многие из оставшихся воздушных шаров лопнули, издавая звук, похожий на попкорн. Затем останки были помещены в миску с водой, в результате чего все с дырками опустились на дно. Те немногие, что остались, были полезными целями для термоядерного синтеза. [ 3 ]
В ноябре 1972 года Соломон сообщил об успехе Сигелу, который считал, что будущее компании связано с производством топлива, а не с электростанциями. Это было бы верно только в том случае, если бы конструкция действительно работала, поэтому он одобрил покупку подходящего лазера мощностью 1 кДж у CILAS , в то время подразделения французской General Electric , CGE. По расчетам Брюкнера, этого будет достаточно, чтобы достичь безубыточности. [ 16 ]
Успех слияния
[ редактировать ]Ключевым требованием к любому устройству ICF является то, что коллапс должен быть симметричным. Системы непрямого привода могут использовать несколько лазеров, поскольку хольраум сглаживает выход лучей, чтобы обеспечить равномерное освещение рентгеновскими лучами, но система прямого привода приводится в действие непосредственно лазерным светом, поэтому необходимо использовать некоторую систему для распределения луча. поэтому он достигает поверхности со всех сторон,
В конструкции KMS это было достигнуто уникальным способом с использованием лазера с одним источником. Незадолго до достижения зоны реакции луч делился пополам и направлялся к большим линзам по обе стороны реакционной камеры. Линзы фокусировали лучи до точного размера, где они проходили через крошечное отверстие в задней части зеркала. Затем луч распространился обратно на дальнюю сторону отверстия, в конечном итоге осветив внутреннюю поверхность второго зеркала на противоположной стороне зоны реакции. Два зеркала образовывали почти полностью закрытую сплюснутую сферу, форма которой была такой, что любой путь луча, проходящий через точечное отверстие, в конечном итоге проходил через центр двух зеркал, где была помещена топливная таблетка. Лучи могут отражаться несколько раз, прежде чем достигнут центра, поэтому некоторые пути длиннее других. Формирование гарантировало, что все лучи достигают центра одновременно. Оптическая система была известна как «система освещения с двойным отражением». [ 10 ]
После значительной работы по настройке и юстировке системы лазера и зеркал 1 мая 1974 года они впервые увидели нейтроны от своих испытательных выстрелов. Он был успешно повторен еще три раза: 3 мая 1974 г. и 9 мая 1974 г. В то время как в первых двух испытаниях использовались исключительно дейтериевые таблетки, во вторых двух испытаниях использовались дейтерий- тритиевые (ДТ) таблетки. 13 мая во время ежегодного собрания акционеров Сигел объявил о прорыве, заявив, что они «впервые в мире, насколько известно [компании], произвели настоящие термоядерные нейтроны путем лазерной имплозии дейтериевой гранулы». [ 17 ]
Тем не менее было ясно, что дальнейший прогресс потребует гораздо большего капитала. Сигел отметил: «Главное препятствие — это я и моя способность собирать деньги. Я больше не думаю, что это наука. Это финансовая безубыточность». [ 10 ] В этот период США пострадали от последствий нефтяного эмбарго 1973 года , и концепция компании изменилась; вместо того, чтобы использовать энергию реакций для привода паровых турбин для производства электроэнергии, она будет использоваться для производства углеводородов , таких как метан , в качестве топлива. [ 17 ]
Брюкнер уходит
[ редактировать ]К сожалению, несмотря на то, что испытания оказались успешными в обеспечении термоядерного синтеза, результаты оказались намного ниже прогнозируемых программой Брюкнера. Выход нейтронов составлял около 10 4 до 3x10 5 нейтроны, [ 18 ] на несколько порядков ниже их расчетов.
KMS не знала, что AEC попросила LLNL проверить расчеты Брюкнера, используя их собственную секретную программу LASNEX , которая включала детали, отточенные за долгую историю Ливермора по созданию бомб. Их результаты показали, что производительность будет примерно в 1000 раз меньше, чем прогнозировал Брюкнер. Их прогнозы почти совпадали с тем результатом, который наблюдался в тестах. [ 19 ]
Дальнейшие расчеты в KMS показали, что количество энергии, необходимое для воспламенения капсул, было намного выше, чем то, что мог произвести существующий лазер. Брюкнеру также стало известно об аналогичных испытаниях ранней системы в Ливерморе и об их намерениях создать лазеры гораздо большей мощности для продолжения этих усилий. Брюкнер отмечал:
Вывод, к сожалению, был однозначен. Потребуется гораздо более крупная лазерная система, чем мы и AEC ожидали, что потребует времени и денег, которые KMS Industries не могла предоставить... Когда эти проблемы стали очевидны, я решил оставить программу термоядерного синтеза в Анн-Арборе и осенью В 1974 году вернулся в Калифорнийский университет в Сан-Франциско. [ 19 ]
Хотя Брюкнер больше не работал в KMS, он продолжал работать в этой области в качестве консультанта. В сентябре 1976 года он возглавил группу по подходу ICF в Научно-исследовательском институте электроэнергетики , которая рассмотрела прогресс, достигнутый на сегодняшний день. Это вылилось в отрицательную оценку поля. Расчеты показали, что для того, чтобы электростанция ICF могла производить любую чистую электроэнергию, потребуется коэффициент выигрыша энергии термоядерного синтеза порядка 125, который был близок к максимально возможному выигрышу, который оценивается в диапазоне от 100 до 200. Даже эти цифры считались маловероятными. а фактическая продемонстрированная производительность была где-то в 100–1000 раз ниже этих цифр. [ 20 ] Комиссия рассматривала засекреченные целевые конструкции как возможный способ достижения требуемого выигрыша, но обнаружила, что концепция электростанции, половина которой была засекречена, вряд ли будет работать в коммерческих условиях. [ 21 ]
Печать пропусков
[ редактировать ]Хотя у KMS Industries не было дохода, необходимого для продолжения исследований, его не было и у крупных лабораторий, которые зависели от финансирования AEC. Затем Сигел подал заявку на аналогичное финансирование, чтобы продолжить исследования компании. К началу 1975 года он проводил в Вашингтоне три дня в неделю, до шестнадцати часов в день. Его здоровье серьезно пошатнулось: у него уже был серьезный лишний вес, у него развилась гипертония . [ 22 ]
В конечном итоге усилия свелись к окончательному обращению к Объединенному комитету Конгресса США по атомной энергии 14 марта 1975 года. Докладчики в очереди перед Сигелом тянулись, и только к концу дня наконец подошла их очередь. вверх. Он начал читать свою презентацию, а затем остановился. Полуподнявшись со стула, он успел произнести еще одно слово «удар», а затем рухнул. Через несколько часов он скончался в больнице. [ 23 ]
Ранее Сигел оформил полис страхования крупных ключевых лиц для KMS Fusion, и этого было достаточно, чтобы компания могла работать в течение нескольких месяцев. 19 мая компания получила письмо о намерениях о том, что KMS получит пятилетний контракт на сумму от 8 до 10 миллионов долларов в год. Этого было недостаточно для нового лазера необходимого размера, но опыт компании в производстве топливных таблеток представлял значительный интерес для AEC. [ 23 ]
Экспериментальная установка
[ редактировать ]Чтобы KMS Fusion достиг ICF, необходимо было следующее оборудование: YAG-генератор с синхронизацией мод, лазер CILAS vk640, стержневой усилитель диаметром 80 мм, семь дисковых усилителей GE с прозрачной апертурой 10 см, два асферических зеркала, и две эллипсоидальные линзы. [ 24 ] Одиночный импульс длительностью 30 пс, запускаемый в генераторе с помощью искрового разрядника с лазерным управлением, делился на определенное количество временно задержанных импульсов, которые ослаблялись и рекомбинировались в импульс определенной формы. Первоначальный импульс был коротким, чтобы защитить лазер от повреждения. Специально подобранный импульс усиливался лазером и 80-мм усилителем, а затем, пройдя 30 м, поступал в дисковые усилители GE, где разделялся на два сублуча. Эти дополнительные лучи с помощью линз и зеркал были направлены на топливную таблетку, чтобы обеспечить ее энергией.
Чтобы энергия лазера, воздействующая на топливную таблетку, была почти однородной и ортогональной ее поверхности, таблетку необходимо было идеально выровнять. Таблетку нужно было поместить в точку фокусировки обоих зеркал. Это достигается за счет «использования YAG-лазера непрерывного действия, который коллинеарен и согласован по расходимости с основным лазером». [ 24 ] Как только команда KMS Fusion получила правильную настройку, они начали использовать небольшие продольные смещения для равномерного распределения энергии лазера. После того, как KMS Fusion начала использовать государственные контракты для финансирования, она в первую очередь стала предприятием по производству топливных гранул. Они усовершенствовали метод производства топливных таблеток до такой степени, что смогли производить их менее чем за сотую долю цента. [ 10 ]
Государственные контракты
[ редактировать ]В мае 1978 года был представлен отчет генерального контролера Элмера Б. Стаатса председателю комитета Палаты представителей по вооруженным силам , в котором рассматривались два предыдущих правительственных контракта KMS Fusion. Два рассматриваемых контракта представляли собой первые два года государственного финансирования KMS Fusion. Министерство энергетики (DoE) заключило контракты с KMS Fusion на 1976 и 1977 годы. После смерти Кипа Сигела в 1975 году KMS Fusion прожила один год за счет его страхования жизни, но затем ей понадобился способ заработать финансирование, что привело к заключению новых государственных контрактов. . К 10 февраля 1978 года KMS Fusion получила федеральное финансирование в размере 22 миллионов долларов.
Контракт 1976 года
[ редактировать ]В контракте 1976 года перед KMS Fusion были поставлены амбициозные цели. Их главной целью было получение энергии путем лазерного синтеза; однако KMS Fusion также разработала новую лазерную систему, новые мишени и новые способы изготовления мишеней. В качестве мишеней использовались тонкостенные мишени большого диаметра, изготовленные из стекла, пластика или слоев того и другого. Они также разработали мишени, которые были полностью твердыми, заполненными жидкостью или газом, чтобы изучить, какие из них будут генерировать наибольшую мощность. Единственным провалом контракта было то, что выработка энергии не была достигнута с помощью лазерного синтеза. Причиной неудачи стало «определение мощности лазера на основе расчетов, которые не могли адекватно предсказать характеристики лазера, а также использования грязного лазерного оптического оборудования». [ 25 ] Это означало, что полученная мощность лазера не соответствовала прогнозируемой мощности, и поэтому лазерный синтез не мог быть достигнут при такой меньшей мощности. У KMS Fusion не было достаточно сложного программного обеспечения для моделирования выходной мощности лазера, поэтому было заключено партнерство с Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса (LLNL). Программное обеспечение Ливермора показало, что KMS Fusion получит от их системы 25% первоначально прогнозируемой мощности лазера. Помимо неспособности генерировать энергию с помощью лазерного синтеза, Министерство энергетики заявило, что работа KMS Fusion превысила требования контракта.
Контракт 1977 года
[ редактировать ]Контракт 1977 года был очень похож на контракт 1976 года, но был сосредоточен на устранении проблем, возникших во время действия предыдущего контракта. Были изготовлены новые мишени, на этот раз изготовлены стеклянные сферы с двойной оболочкой, и мишени подвешивались в воздухе, чтобы их можно было равномерно облучать. После того, как в неудаче выработки электроэнергии в результате лазерного синтеза возложили ответственность за грязное оборудование, было предпринято множество шагов по улучшению лабораторных помещений KMS Fusion. Оптика лазера была очищена, а вся система закрыта, чтобы загрязнения не влияли на систему. После очистки мощность лазера увеличилась вдвое по сравнению с прошлым годом. Снова работая с LLNL, компания KMS использовала их программное обеспечение для моделирования мощности лазера и улучшения его характеристик. Однако KMS Fusion не удалось генерировать энергию за счет лазерного синтеза. Несмотря на огромные улучшения в области изготовления мишеней, термоядерная энергия все еще ускользала от них.
После рассмотрения этих двух контрактов Министерством энергетики было решено, что развитие термоядерной энергетики останется в руках национальных лабораторий. У этих лабораторий были ресурсы, включая компьютерные системы и дорогие лазерные системы, чтобы добиться наилучших результатов в производстве лазерного синтеза. Министерство энергетики предложило KMS Fusion по-прежнему исследовать изготовление мишеней и взаимодействие лазера с мишенью. Министерство энергетики обнаружило, что компания KMS Fusion занимается «коммерческим массовым производством мишеней для лазерного синтеза». [ 25 ] и это то, что они сделали для национальных лабораторий, которые не могли создать свои собственные мишени. KMS Fusion выполняла эту роль до тех пор, пока в 1993 году они не прекратили свое существование после того, как был открыт конкурс на новый контракт DoE.
Неисправность
[ редактировать ]KMS потеряла государственное финансирование в 1990 году и закрылась как организация по исследованиям и поддержке термоядерного синтеза. [ 26 ]
В последние годы существования KMS Fusion они были известны как предприятие по обращению с тритием из-за их сосредоточенности на разработке мишеней для лазерного синтеза. Когда компания обанкротилась, она не была закрыта должным образом с точки зрения радиационных норм. В 1995 году Министерство энергетики выбрало LLNL для сотрудничества с Оперативным офисом Министерства энергетики в Окленде для дезактивации, вывода из эксплуатации и закрытия объекта. Ливермор был выбран из-за имеющегося у него опыта работы с сыпучими тритием и низкоактивными отходами . Объект KMS Fusion был заброшен почти на два года, прежде чем началась очистка. За это время из-за холодных зим в Мичигане некоторые трубы замерзли и лопнули. Это привело к наводнению в районах, где хранились химикаты, что привело к распространению загрязнения. Кроме того, когда пожарные тушили пожар в копировальной комнате, некоторое количество трития распространилось внутри здания. «Проект был реализован эффективно и результативно в результате совместной работы Министерства энергетики и LLNL по возвращению объекта владельцу для неограниченного использования». Филип Э. Хилл. [ 27 ]
Примечания
[ редактировать ]- ↑ В интервью 2008 года с Брюкнером также упоминается Ральф Янда и визит, который они совершили в оружейные лаборатории. Неясно, произошло ли это до или после вмешательства AEC, как указано ниже.
Цитаты
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Джонстон 2006 , с. 173.
- ^ Хеппенхаймер 1984 , с. 107.
- ^ Jump up to: а б с д и Хеппенхаймер 1984 , с. 108.
- ^ Jump up to: а б с д Бромберг 1982 , с. 184.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Брюкнер 2008 .
- ^ Брюкнер 2007 , с. 94.
- ^ Jump up to: а б с д Брюкнер 2007 , с. 95.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Бромберг 1982 , с. 186.
- ^ Наколлс, Джон (12 июня 1998 г.). Ранние шаги к энергии инерционного термоядерного синтеза (IFE) (PDF) (Технический отчет). Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. дои : 10.2172/658936 .
- ^ Jump up to: а б с д Джин Былинский, «KMS Industries делает ставку на лазерный синтез», Fortune, декабрь 1974 г., вставка 1, KM Siegel, Историческая библиотека Бентли, Мичиганский университет
- ^ Брюкнер 2007 , с. 96.
- ^ «Бизнес-план KMS Fusion, Inc.», 1975, вставка 1, К.М. Сигел, Историческая библиотека Бентли, Мичиганский университет
- ^ Бромберг 1982 , с. 130.
- ^ полость
- ^ Сублетт, Кэри (19 марта 2019 г.). «Раздел 4.0 Разработка и проектирование ядерного оружия» . Архив ядерного оружия . Архивировано из оригинала 06 февраля 2021 г. Проверено 9 февраля 2021 г.
- ^ Хеппенхаймер 1984 , с. 109.
- ^ Jump up to: а б «KMS объявляет о новом значительном прогрессе в получении энергии путем лазерного синтеза», 13 мая 1974 г., вставка 1, К.М. Сигел, Историческая библиотека Бентли, Мичиганский университет
- ^ «Наблюдаемые в лазерном синтезе», 6 июня 1974 г., вставка 1, К.М. Сигел, Историческая библиотека Бентли, Мичиганский университет
- ^ Jump up to: а б Брюкнер 2007 , с. 97.
- ^ Брюкнер 1977 , стр. 30–31.
- ^ Брюкнер 1977 , с. 27.
- ^ Хеппенхаймер 1984 , с. 112.
- ^ Jump up to: а б Хеппенхаймер 1984 , с. 113.
- ^ Jump up to: а б KMS Fusion, Inc., «Экспериментальное исследование лазерного сжатия сферических стеклянных оболочек», 26 сентября 1974 г., вставка 1, К.М. Сигел, Историческая библиотека Бентли, Мичиганский университет.
- ^ Jump up to: а б Участие компании KMS Fusion, Inc. в программе лазерного синтеза Министерства энергетики , Элмер Б. Стаатс, 4 мая 1978 г.; http://www.gao.gov/assets/130/122282.pdf
- ^ «KMS Fusion – дополнение» . 15 февраля 2015 г.
- ^ LLNL и Министерство энергетики сотрудничают в успешной очистке установки термоядерного синтеза . Обзор науки и технологий. Июнь 1996 года.
Библиография
[ редактировать ]- Хеппенхаймер, Томас (1984). Искусственное Солнце: В поисках термоядерной энергии . Маленький, Браун. ISBN 9780316357937 .
- Джонстон, Шон (2006). Голографические видения: история новой науки . ОУП Оксфорд. ISBN 9780191513886 .
- Брюкнер, Кейт (25 апреля 2008 г.). «Кит Брюкнер» (Интервью). Беседовал Алекс Веллерштейн. Ла-Хойя, Калифорния: Американский институт физики.
- Брюкнер, Кейт (2007). «Начало ICF с помощью лазера» . В Веладе, Гильермо; Сантамарфа, Нативидад (ред.). Ядерный синтез с инерционным удержанием: исторический подход его пионеров . Фоксвелл и Дэвис. ISBN 9781905868100 .
- Брюкнер, Кейт (июнь 1977 г.). «Оценка лазерного синтеза» (PDF) . Международный журнал термоядерной энергетики . 1 (2): 25–54. Бибкод : 1977IJFE....1...25.
- Бромберг, Джоан Лиза (1982). Термоядерный синтез: наука, политика и изобретение нового источника энергии . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-02180-7 .