على شفا إشعال الانصهار في منشأة الإشعال الوطنية

تعد المضخمات الأولية لمرفق الإشعال الوطني الخطوة الأولى في زيادة طاقة أشعة الليزر وهي تشق طريقها نحو الغرفة المستهدفة. الائتمان: داميان جيميسون / إل إل إن إل

وحققت التجارب التي أجريت في أغسطس عائدًا قياسيًا تجاوز 1.3 ميغا جول.

بعد عقود من أبحاث اندماج الحبس الذاتي ، تم تحقيق عائد قياسي بأكثر من 1.3 ميغا جول (MJ) من تفاعلات الاندماج في المختبر لأول مرة خلال تجربة في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) مرفق الإشعال الوطني (NIF) في أغسطس 8 ، 2021. تشير هذه النتائج إلى تحسن بمقدار 8 أضعاف عن التجارب التي أجريت في ربيع 2021 وزيادة بمقدار 25 ضعفًا عن عائدات NIF القياسية لعام 2018 (الشكل 1).

يقوم NIF بتوجيه ، وتضخيم ، وعكس ، وتركيز 192 حزمة ليزر قوية على هدف يقارب حجم ممحاة القلم الرصاص في بضعة أجزاء من المليار من الثانية. يولد NIF درجات حرارة في الهدف أكثر من 180 مليون فهرنهايت وضغوط أكثر من 100 مليار من الغلاف الجوي للأرض. تؤدي هذه الظروف القاسية إلى اندماج ذرات الهيدروجين في الهدف وإطلاق الطاقة في تفاعل نووي حراري محكوم.

الشكل 1. توضح هذه الصورة عائد الاندماج (ميغا جول) من عام 2011 حتى الآن. الائتمان: LLNL

ستناقش عالمة الفيزياء في LLNL ديبي كالاهان هذا الإنجاز خلال جلسة عامة في 63^{بحث وتطوير} الاجتماع السنوي لقسم فيزياء البلازما APS. في حين كانت هناك تغطية إعلامية كبيرة لهذا الإنجاز ، فإن هذا الحديث سيمثل الفرصة الأولى لمعالجة هذه النتائج والمسار إلى الأمام في إطار المؤتمر العلمي.

كان تحقيق هذه العوائد الكبيرة هدفًا طويل الأمد لأبحاث اندماج الحبس الذاتي ويضع الباحثين على عتبة الاشتعال الاندماجي ، وهو هدف مهم لـ NIF ، أكبر ليزر في العالم وأكثرها نشاطًا.

READ عالم خفي تحت أقدامنا

يستخدم مجتمع أبحاث الاندماج العديد من التعريفات التقنية للاشتعال ، لكن الأكاديمية الوطنية للعلوم تبنت تعريف “كسب أكبر من الوحدة” في مراجعة عام 1997 لـ NIF ، مما يعني أن إنتاج الاندماج أكبر من طاقة الليزر المقدمة. أنتجت هذه التجربة إنتاجية اندماجية تبلغ ما يقرب من ثلثي طاقة الليزر التي تم تسليمها ، وهي قريبة جدًا من هذا الهدف.

بنيت التجربة على العديد من التطورات التي طورها فريق NIF على مدى السنوات العديدة الماضية بما في ذلك التشخيصات الجديدة ؛ تحسينات التصنيع المستهدفة في غلاف الكبسولة ، وأنبوب الملء ، و hohlraum (أسطوانة ذهبية تحمل الكبسولة المستهدفة) ؛ دقة الليزر المحسنة وتغييرات في التصميم لزيادة الطاقة المقترنة بالانفجار وضغط الانفجار الداخلي.

هذه التطورات مفتوحة للوصول إلى نظام تجريبي جديد ، مع طرق جديدة للبحث وفرصة لقياس النمذجة المستخدمة لفهم القرب من الاشتعال.

الاجتماع: الاجتماع السنوي الثالث والستون لقسم فيزياء البلازما APS

AR01.00001: الحصول على بلازما محترقة على جهاز الليزر الوطني للإشعال (NIF)