[ ERA: PRESENT ]
[ RECONSTRUCTION — a factual framework with artistically invented detail ]

Nanosekundinė simetrija: implozijos inžinerija esant 100 milijonų laipsnių

Image: Gemini

Neutronų srautas kerta detektorių ekranus be jokio garso, palikdamas tik staigius skaitmeninius šuolius, kurie patvirtina, kad 10 metrų skersmens vakuuminė kamera Lawrence Livermore National Laboratory patalpose atlaikė eilinį spaudimą. Aliuminio ir plieno konstrukcija sugeria milžiniškas apkrovas, kol viduje vėsta auksiniame hohlraum korpuse uždaryta milimetro dydžio kapsulė, ką tik sugeneravusi 3.15 MJ sintezės energijos. Šis rezultatas aiškiai viršija pradinę įvestį, pasiekdamas 1.54 energijos prieaugio koeficientą ir įtvirtindamas faktą, kad valdoma termobranduolinė reakcija laboratorijoje veikia be teorinių išlygų.

Pasiekti šį rodiklį prireikė tikslaus 192 stiklo pluošto lazerio spindulių sinchronizavimo, kai neodimio jonai nukreipė 2.05 MJ srautą į vidines hohlraum sieneles per nanosekundės dalis. Ši energija akimirksniu virto minkštųjų rentgeno spindulių vonia, agresyviai nuplėšiančia išorinius kuro kapsulės sluoksnius ir inicijuojančia raketos principu veikiančią imploziją. Absoliutus simetriškumas čia yra vienintelė išlikimo sąlyga, nes menkiausias netolygumas sukelia pražūtingus Reilio-Teilorio instabilumus, galinčius nutraukti reakciją dar neprasidėjus energijai išsiskirti.

Vidinėje matrica pasiekus daugiau nei 100 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūrą, deuterio ir tricio kuro mišinys susispaudė iki 4000 kartų viršijančios pradinį tankį ribos. Kelių mikronų paklaida cilindre galėjo akimirksniu nuvilnyti per visą konstrukciją, taigi inžinieriai šią problemą išsprendė pasirinkdami storesnės sienelės kapsulės dizainą. Šis sprendimas suteikė platesnę stabilumo ribą pačiam procesui, leidžiant alfa dalelių šildymui palaikyti savarankišką uždegimą be papildomų išorinių korekcijų.

Vėlesni bandymai, įskaitant 2023 metų liepos 30 dieną pasiektą 3.88 megadžaulių derlių, tik įtvirtino šio reiškinio pakartojamumą, rodydami nuoseklų inžinerinių parametrų gerėjimą. Tačiau Nacionalinė branduolinės saugumo administracija operuoja sistemą, reikalaujančią šimtų megadžaulių elektros tinklo energijos tų pačių lazerių paleidimui, o tai palieka didelį atstumą iki galutinio inžinerinio atsipirkimo. Dabartinė infrastruktūra reikalauja valandų aušinimo laiko tarp šūvių, o patys taikiniai yra surenkami rankomis, visiškai neatitinkant komercinės gamybos masto.

Komerciškai gyvybingas reaktorius privalėtų pasiekti 5–10 Hz impulsų dažnį, o dabartinė vienetinio šūvio architektūra veikia visiškai kitu ritmu. Medžiagų mokslo ir tiekiamosios grandinės apribojimai neleidžia pagaminti milijonų identiškų mikrokapsulių per metus, reikalingų nepertraukiamam jėgainės darbui. Kaip tiksliai inžinieriai suvaldys šį pasikartojimą, kol valandų aušinimo ciklai riboja kiekvieną kitą bandymą laboratorijoje?