Дослідники термоядерного синтезу помічають дивну, високоенергетичну поведінку плазми

Імітація екстремальних реакцій, які відбуваються всередині Сонця, що є метою дослідників ядерного синтезу всіх поглядів, — це одне. Змусити їх генерувати тепло для підтримки реакцій і виробництва чистої, безмежної енергії було б справжнім святим Граалем. Нещодавно дослідники зробили важливий крок на шляху до цієї мети, створивши самонагрівну «палаючу плазму», і тепер уважніше дослідження цієї плазми виявило дивну, незрозумілу поведінку іонів у ній.

Вчені з National Ignition Facility (NIF) займаються ядерним синтезом з 2009 року, використовуючи масив зі 192 лазерів, щоб стріляти високоенергетичними імпульсами в паливну капсулу розміром із кульковий підшипник. Ця гранула палива складається з дейтерію та тритію, і знищення її раптовим і інтенсивним нагріванням призводить до того, що окремі атоми зливаються в гелій, вивільняючи величезну кількість енергії в процесі.

В ідеальному світі для дослідників термоядерного синтезу ці реакції термоядерного синтезу слугували б джерелом тепла, припиняючи лазери, а ці зіткнення перетворювалися б на самопідтримуване джерело енергії. У січні цього року вчені з NIF опублікували дослідження, в якому вони докладно описали важливі кроки на шляху до цієї мрії, налаштувавши свою техніку для створення самозбереженої «палаючої плазми».

Незважаючи на те, що палаюча плазма існувала лише наносекунди, це дослідження було першим у цій галузі та важливим прогресом у цій галузі досліджень термоядерного синтезу, відомої як термоядерний синтез (ICF). Новий аналіз цієї палаючої плазми тепер показав, що вона поводиться несподіваним чином, іони всередині неї мають вищу енергію, ніж те, що прогнозували моделі.

«Це означає, що іони, які зазнають термоядерного синтезу, мають більше енергії, ніж очікувалося в найефективніших знімках, чого не можна передбачити – або не можна передбачити – звичайними кодами гідродинаміки випромінювання, які використовуються для моделювання імплозій ICF», – сказав Аластер Мур, провідний автор нової статті.

Вчені порівнюють несподівану, високоенергетичну поведінку іонів з ефектом Доплера, подібно до того, як ви можете почути зрушення поліцейської сирени, коли автомобіль наближається, проїжджає повз і потім від’їжджає вдалину. Команда каже, що для належної конкретизації поточних процесів необхідні більш просунуті симуляції, але це може дати ключову інформацію для подальшого проєктування термоядерних установок.

«Розуміння причини такого відхилення від гідродинамічної поведінки може бути важливим для досягнення надійного та відтворюваного запалювання», — пише команда.