Постигнатият температурен рекорд стартира революция в енергетика

Днес +

Нов температурен рекорд на така наречената Z-машина (ускорител) накара учените да гадаят какво, как и защо се е случило. Спецовете в областта на термоядрения синтез са на мнение, че епохата на “преносимите” ядрени генератори е съвсем близо.

Най-големият в света генератор на рентгеново излъчване постигна рекордно висока температура - 2 милиарда градуса по Келвин. Тази температура превишава предполагаемата “жега” в централните области на звездите. Ако учените успеят да разберат и намерят начин да използват постижението, пътят към създаването на компактни и ефективни термоядрени генератори ще стане далеч по-малко трънлив.
В началото никой не повярвал в рекорда.

“Повтаряхме експеримента много пъти, за да повярваме и да потвърдим полученият резултат”, коментира ръководителят на проекта доктор Крис Диней. В течение на 14 месеца са поведени нови и нови експерименти, резултатите от които са проверявани и от компютърни модели, разработка на доктор Джон Апразес и колегите му от военно-морската лаборатория.

Проверките потвърждават полученият още в началото резултат, което пък направо изумило учените. Защото се оказва, че енергията на рентгеновото излъчване на изхода почти четири пъти надхвърля вложената на входа енергия. Освен това учените трябва да решат и въпроса защо високата температура на йоните се запазва дори след понижаване на кинетичната им енергия в резултат на забавянето им в плазмата? Засега тези два въпроса са без окончателно ясни отговори.

Принципът на работа на така наречената Z-машина е следният: ток със сила 20 милиона А преминава през област, с размерите на макара за конци, която е ограничена от вертикални проводници (от тук идва името на апарата), чийто диаметър е 10 пъти по-малък от този на човешки косъм. При протичането на тока проводниците моментално се превръщат в облак заредени частици – плазма.

Плазмата, прихваната от много силно магнитно поле, се свива до област с диаметър по-малко от милиметър, което води до естествено намаляване на кинетичната енергия на йоните в облака. При практически мигновеното спиране на йоните и електроните в облака протича отделяне на енергия под формата на рентгеново излъчване. Температурата рязко се повишава до няколко милиона градуса.

За да извършат по-точни спектрални измервания в опитната постановка на експеримента учените заместили “стандартните” волфрамови проводници със… стоманени. Това довело до промяна на активната зона от 20 мм до 55-80 мм. И съвсем неочаквано за учените тази рутинна замяна на материалите довела до немислимото – трикратно увеличаване на температурата, която достигнала 2 милиарда градуса по Келвин. Всички предишни рекорди просто станали история. Енергията, отделена в рентгеновия диапазон, надхвърлила четирикратно очакваната.

Учените се опитват да осмислят случилото се. Един от вариантите за обяснение на физическата същност на явлението е предложен от доктор Малкълм Хайнес - консултант в Sandia. След забавянето на йоните се получава колапс на плазмата, а освободената енергия се разсейва в околното пространство. В хода на експеримента със Z-ускорителя обаче, енергия с неизвестен произход, вътре в плазмата, оказва съпротивление на магнитното поле още цели 10 секунди. Според Хайнес в този случай магнитното поле създава микровихри вътре в плазмата, които увеличават кинетичната енергия на йоните. Те, заедно със съпровождащите ги електрони излъчват енергия в резултат на триенето, след като самата плазма вече е спряла, а това води до увеличаването на температурата.