Научниците и сонувачите ги полагаат своите најголеми надежи за иднина богата со енергија во долините источно од Сан Франциско.
Таму се наоѓа Националната постројка за палење (NIF) на Националната лабораторија Лоренс Ливермор во Калифорнија. Во ѕидовите на објектот, научниците работат на создавање нуклеарна фузија, истата енергија што го напојува Сонцето. Пред околу една година, научниците од NIF дојдоа поблиску од кој било друг до клучниот праг во потрагата по фузија: Создавање повеќе енергија отколку што се инвестира.
За жал, тој свет ќе мора да почека, како што знаат сите упатени во фузијата. Во месеците по тоа достигнување, научниците не успеаја да го повторат својот успех, пишува Popular Science.
Сепак, тие не се откажаа. Неодамнешниот труд, објавен во списанието Physics Review Letters, може да им помогне да се доближат до решавање на проблемот што ги збунува со децении. Последниот трик е да се предизвика фузија со силно магнетно поле.
Енергијата на фузија, едноставно кажано, сака да ја имитира внатрешноста на Сонцето. Атомите на водород се судираат и се држат заедно, создавајќи хелиум и многу енергија. Проблемот е што се потребни многу високи температури за да се спојат атомите, што бара потрошувачка на огромна количина на енергија.
Пред да можеме воопшто да размислуваме за електрана на фузија, неопходно е да се најде начин да се добие повеќе енергија отколку што се инвестира. Тој момент е цел до која научниците се обидуваат да стигнат со години.
Научниците од NIF избраа цилиндар покриен со злато, помал од човечки нокт. Тие го нарекуваат hohlraum – содржи минијатурни пелети од водородно гориво.
Во моментот на спојување, научниците исфрлаат прецизни ласерски зраци во хохраумот – вкупно 192 зраци – давајќи му на цилиндерот доволно енергија за да генерира насилни рендгенски зраци внатре. Овие зраци го преплавуваат топчето, предизвикувајќи имплозија што ги спојува атомите заедно. Во теорија.
НИФ постигна фантастичен успех со овој метод минатата година: тие добија приближно 70 отсто од вложената енергија, што беше далечен рекорд во тоа време. За физичарите тоа беше повик на сирена.
„Заедницата доби нова инјекција на ентузијазам“, вели Мет Зепф, физичар од германскиот институт Хелмхолц во Јена. Почнаа прашањата: Дали научниците можат повторно да го постигнат ова?
Излегува дека заедницата ќе мора да почека. Понатамошните експерименти со ласерот не успеаја ниту да се приближат до првичниот резултат. Дел од проблемот е што научниците не можат точно да предвидат што ќе постигне ласерскиот зрак.
„Имплозиите на NIF моментално покажуваат значителни флуктуации во перформансите, предизвикани од малите варијации во квалитетот на целта и ласерот“, вели Џон Муди, физичар во NIF. „Целите се многу, многу добри, но дури и минималните несовршености можат да имаат големи последици.
Физичарите можат да продолжат да ги дотеруваат ласерот и пелетите, но може да има трет начин за подобрување на перформансите: поплавување на хохраумот и пелетите со магнетно поле.
Тестовите со други ласери, како што се OMEGA во Њујорк и Z-machine во Ново Мексико, покажаа дека овој метод може да биде успешен. Покрај тоа, компјутерските симулации на ласерот на NIF сугерираат дека магнетното поле може да ја удвои енергијата на најуспешните удари.
Слика од Олег Гамулински од Pixabay
„Претходно магнетизираното гориво ни овозможува да постигнеме добри перформанси дури и со цели или ласери кои не се баш она што ги сакаме“, вели Муди, еден од авторите на трудот.
Научниците од NIF решија сами да го испробаат овој експеримент.
Прво мораа да го заменат хохраумот. Чистото злато не би функционирало – доколку тој метал бил изложен на потребното магнетно поле, би создал електронски струи во ѕидовите на цилиндерот и би го скршил. Затоа дизајнирале нов цилиндар направен од легура на злато и тантал, редок метал кој се користи во електронските уреди.
Потоа ставиле пелети од водород во новиот хохраум, го вклучиле магнетното поле и го насочиле ласерот.
Магнетното поле ја направи разликата. Во споредба со претходните обиди без магнетно поле, енергијата се зголеми тројно. Тоа беше тест со ниска енергија, но резултатите понудија нова надеж.
„Овој труд е големо достигнување“, вели Зепф, кој не бил вклучен во создавањето на трудот.
Сепак, овие резултати се уште се во раните денови, „ние всушност работиме со црвена руда“, предупредува Муди. Научниците од NIF ќе се обидат да го повторат експериментот со различни ласерски поставки. Ако можат да го направат тоа, ќе знаат дека можат да додадат магнетно поле на широк опсег на ласери.
Како и сè друго во ова поле на физиката, ова само по себе нема да биде доволно за да се решат сите проблеми со фузијата. Дури и ако NIF успее да постигне палење, ги чека втората фаза: Создавање значително поголема количина на енергија отколку што се троши. Ова е уште потежок потфат, особено за ласер со ограничена големина како што е NIF.
Сепак, погледите на фужн сцената ќе бидат вперени во нив. Зепф вели дека резултатите на NIF можат да бидат лекција за другите капацитети ширум светот за тоа како да го извлечат максимумот од нивните ласери.
Создавањето доволно високо количество енергија е предуслов за фаза што е уште подалеку во иднина: Конвертирање на топлината на енергијата на фузија во изводлив дизајн за електрана со фузија. Заедницата веќе работи на тој проект.
