Magnetisierung von lasergetriebenen Trägheitsfusionsexplosionen

Die Kernfusion ist ein weithin untersuchter Prozess, bei dem Atomkerne mit niedriger Ordnungszahl miteinander verschmolzen werden, um schwerere Kerne zu bilden, wobei eine große Menge an Energie freigesetzt wird. Kernfusionsreaktionen können unter Verwendung einer als Trägheitsfusion bekannten Methode erzeugt werden, bei der leistungsstarke Laser verwendet werden, um die Brennstoffkapsel zur Detonation zu bringen und Plasma zu erzeugen.

Forscher des MIT, der University of Delaware, der University of Rochester, des Lawrence Livermore National Laboratory, des Imperial College London und der University of Rome La Sapienza haben kürzlich gezeigt, was mit dieser Implosion passiert, wenn man sich anwendet Magnetfeld Zur verwendeten Brennstoffkapsel Trägheitsfusion. Ihre Arbeit wurde veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Überprüfungzeigt, dass starke Magnetfelder die Trägheitsfusionsform abflachen.

„Bei einer Self-Confinement-Fusion wird eine millimetergroße kugelförmige Kapsel mit einem Hochleistungslaser gesprengt KernfusionArijit Bose, einer der Forscher, die die Studie durchgeführt haben, sagte Phys.org. „Das Anlegen eines Magnetfelds an die Explosionen kann die geladenen Plasmateilchen an das B-Feld binden und ihre Verschmelzungschancen verbessern, da das Magnetfeld die Bewegung der Plasmateilchen jedoch nur in die Richtung durch die Feldlinien und nicht hinein beschränken kann die Richtung entlang der angelegten Feldlinien, kann dies zu Unterschieden zwischen den beiden Richtungen führen, die sich auf die Form der Implosion auswirken.“

In den letzten zehn Jahren haben viele Physiker die möglichen Auswirkungen von Fusionsmagnetoblasten untersucht. Die meisten ihrer Studien waren jedoch numerischer Natur und testeten Hypothesen nicht in einem experimentellen Umfeld.

Also beschlossen Bose und seine Kollegen, eine Reihe von Tests durchzuführen, um experimentell zu bestimmen, was mit der Form der Trägheitsfusion unter starker Magnetisierung passiert. Ihre Experimente sind speziell darauf ausgelegt, die Eigenschaften stark magnetisierter Plasmen zu erforschen, indem sie einzigartige Plasmabedingungen erzeugen. Unter diesen Bedingungen werden die Plasmaionen und -elektronen magnetisiert.

„Bemerkenswert ist, dass die Magnetisierung von Plasmaionen sehr schwierig zu erreichen ist und nicht mit Hochleistungslasern untersucht wurde“, erklärte Bose. „Für unsere Tests haben wir ein extrem starkes Magnetfeld von 50 Terabyte verwendet, viel höher als das, das in früheren Experimenten verwendet wurde, und wir haben Schocks verwendet, um Implosionsexperimente in der Omega-Laseranlage anzutreiben. Wir haben zum ersten Mal festgestellt, dass dieses Feld abgeflacht ist die Form der Implosion, so dass sie um einen Grad größer wurde.

Die Forscher führten ihre Experimente an der Omega Laser Facility durch, die sich im Laser Energy Laboratory in Rochester, New York, befindet. Konkret legten sie hohe B-Felder (z. B. mit einer Kraft, die 1.000-mal höher ist als die eines typischen Stabmagneten) an eine millimetergroße kugelförmige Kapsel an, die mit Hilfe von mehr als 100 Millionen K erhitzt wurde Laser-Schock getrieben.

„Die Schockheizung und das angelegte B-Feld erzeugten einzigartige Plasmabedingungen mit stark magnetisierten Elektronen und Ionen, die für die Experimente wichtig waren“, sagte Bose. „Durch Simulationen haben wir dann festgestellt, dass diese abgeflachte Form durch die Unterdrückung des Wärmeflusses (senkrecht zur Richtung des Magnetfelds) in der stark magnetisierten Region verursacht wird. Plasma. „

Jüngste Arbeiten dieses Forscherteams liefern wertvolle neue Einblicke in Trägheitsverschmelzungen und die Auswirkungen, die Magnetfelder auf sie haben können. In Zukunft könnte die von ihnen identifizierte Methode von anderen Teams verwendet werden, um stark magnetisierte Elektronen und Ionen in experimentellen Umgebungen mit einem Hochleistungslaser zu erzeugen.

„Wichtig ist, dass wir als Erste bemerkten, dass das angelegte Magnetfeld die Form der Implosion abgeflacht hat“, fügte Boss hinzu. „In unseren nächsten Studien planen wir, das in unserer Arbeit beschriebene ‚Rezept‘ für weitere Experimente zu verwenden, die darauf abzielen, stark magnetisierte Elektronen und Ionen zu erzeugen, um die Wirkung der Magnetisierung auf die Transporteigenschaften zu untersuchen.“

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