Investiment ta’ $42 miljun! Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti Joħloq 3 Ċentri Maġġuri ta 'Riċerka tal-Fużjoni tal-Laser

Nhar il-Ħamis ħin lokali, id-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti ħabbar li qed joħloq tliet ċentri ta 'riċerka bit-tama li javvanza x-xjenza u t-teknoloġija tal-enerġija tal-fużjoni inerzjali fundamentali (IFE) u jutilizza splużjonijiet termonukleari minjatura mmexxija bil-lejżer f'impjanti tal-enerġija futuri.
It-tliet ċentri, li jinsabu fil-Laboratorju Nazzjonali Lawrence Livermore (LLNL) fil-Kalifornja, l-Università tal-Istat ta 'Colorado, u l-Università ta' Rochester fl-Istat ta 'New York, se jaqsmu total ta' $42 miljun fuq erba 'snin. Minn dan, $16-il miljun kull wieħed għal Livermore u Colorado State, u $10 miljun għall-Università ta 'Rochester - frazzjoni żgħira tal-baġit tax-xjenza tal-enerġija tal-fużjoni tad-DOE - li din is-sena hija aktar minn nofs biljun dollaru.
Scott Hsu, il-koordinatur ewlieni tal-fużjoni tad-DOE, qal li r-riċerka futura fit-tliet ċentri se "tiffoka aktar fuq it-teknoloġiji fundamentali meħtieġa għal kwalunkwe sistema ta 'fużjoni inerzjali.
L-enerġija hija prodotta billi tgħaqqad żewġ atomi żgħar, ġeneralment idroġenu, f'atomu akbar. Dan il-proċess, magħruf bħala "fużjoni," huwa s-sors ta 'enerġija għax-xemx u stilel oħra. Kieku l-fużjoni nukleari kkontrollata tista 'tiġi riprodotta fid-Dinja, tipproduċi enerġija abbundanti mingħajr ma tipproduċi dijossidu tal-karbonju li jsaħħan id-Dinja jew skart radjuattiv b'ħajja twila.
Sal-lum, il-biċċa l-kbira tar-riċerka dwar l-enerġija mill-fużjoni, u l-biċċa l-kbira tal-baġit tax-xjenza tal-fużjoni tad-Dipartiment tal-Enerġija, iffokat fuq reatturi li jużaw kampi manjetiċi qawwija biex ikun fihom idroġenu superheated sakemm in-nuklei jaħbtu u jingħaqdu. Iżda esperiment ta 'suċċess li sar is-sena l-oħra fil-Faċilità Nazzjonali tat-Tqabbid (NIF) ta' Livermore enfasizza approċċ differenti - jispara lejżers qawwija fuq partiċelli tal-idroġenu individwali biex jingħafsu l-atomi tagħhom flimkien u jipproduċu flash ta 'fużjoni.
LLNL kiseb fużjoni ignition f'NIF erba 'darbiet sal-lum. L-aħħar inkiseb billi sparaw 2.2 megajoules (MJ) ta 'enerġija fil-mira tat-tqabbid, li jipproduċu 3.4 MJ ta' enerġija tal-fużjoni. L-NIF ma kienx iddisinjat bħala prototip għall-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-fużjoni. Mill-waqfien tal-ittestjar nukleari fl-1992, intuża primarjament biex jgħin biex jinżammu l-armi nukleari tal-Istati Uniti. F'esperimenti preċedenti, l-esperiment tax-xjenza NIF spara polz tal-laser f'pellet li jaħdem bl-idroġenu. Impjant tal-enerġija prattiku jeħtieġ li jispara l-polz tal-lejżer ripetutament bi frekwenza ta '10 darbiet kull sekonda, b'kull polz idaħħal pellet tal-fjuwil ġdid.
Dawn il-lejżers għandhom ikunu aktar qawwija, aktar affidabbli, u aktar effiċjenti fl-enerġija minn lejżers ta 'NIF. Il-miri tal-fjuwil tal-idroġenu għandhom ikunu irħas u faċli biex jiġu manifatturati. Impjant tal-enerġija jeħtieġ provvista kostanti ta 'miljuni ta' pritkuni. Iċ-ċentru ta' riċerka l-ġdid se jgħin biex jindirizza dawn l-ostakli.
Kramer Akli, li jmexxi l-programm tax-Xjenzi tal-Enerġija tal-Fużjoni Inerzjali tal-gvern, qal li d-DOE irċieva ħafna applikazzjonijiet, u bord ta 'mħallfin għażel Livermore, Rochester u Colorado State. Kull wieħed mill-programmi rebbieħa kien jinkludi kollaborazzjonijiet ma’ universitajiet oħra, laboratorji nazzjonali, u kumpaniji privati.
Dr Akli qal, "Iġbor flimkien l-aktar imħuħ brillanti fil-qasam tiegħek sabiex tkun tista 'tħaffef aktar l-innovazzjoni u ssolvi xi wħud mill-isfidi tal-enerġija tal-fużjoni inerzjali."
Wieħed mill-għanijiet ewlenin taċ-ċentru tal-Università ta 'Rochester huwa li jittestja tip ġdid ta' lejżer li jista 'jiġi sparat direttament fuq il-fjuwil tal-idroġenu. Dan il-metodu huwa aktar effiċjenti fl-enerġija minn dak użat fl-esperiment NIF f'Livermore. Imma jekk varjazzjonijiet żgħar fil-lejżer jipproduċu instabilità, jistgħu jfixklu l-fużjoni.
Din l-instabilità tista 'tiġi kkontrollata jekk il-laser jippropaga fuq firxa ta' wavelengths. Ix-xjentisti fl-Università ta 'Rochester ilhom jaħdmu fuq dan l-approċċ, imsejjaħ sewqan dirett, għal snin, u l-finanzjament tar-riċerka miċ-ċentru se jintuża għal esperimenti biex jittestja jekk lejżer ġdid ta' qawwa għolja jistax jegħleb din il-problema. Dan jiftaħ rotta għal programm ta' sewqan dirett.
Iċ-ċentru tal-Istat ta 'Colorado se jistudja varjetà ta' lejżers proposti għal kunċetti ta 'fużjoni inerzjali differenti u jeżamina disinji differenti għal miri tal-fjuwil. Carmen Menoni, professur tal-inġinerija elettrika u tal-kompjuter li mexxiet il-proposta taċ-ċentru, qalet li se tistudja materjali ġodda għal kisjiet ottiċi tal-lejżer sabiex ikunu jistgħu jifilħu aħjar attakki sostnuti tal-lejżer b'enerġija għolja.
Tammy Ma, fiżiku tal-plażma fil-Laboratorju Nazzjonali ta 'Livermore (LLNL), qal li l-fokus taċ-ċentru jmur lil hinn mill-approċċ ta' sewqan indirett użat mill-NIF u jibda jindirizza l-problemi meħtieġa biex jinbena impjant tal-enerġija attwali. "Mhux biss li għandek mira u tolqotha u toħloq l-enerġija."
Ir-riċerka inizjali għandha tgħin biex titfa' dawl fuq liema approċċi huma l-aktar promettenti. "L-investiment mhux se jkun biżżejjed biex verament jinstabu dawk it-tweġibiet," skond Dr Tammy Ma, "imma naħseb li fi tmiem erba' snin, nistgħu nfasslu triq promettenti għall-Istati Uniti biex verament turi sħaħ sħiħ. impjant pilota fuq skala."
Is-Segretarju tal-Enerġija tal-Istati Uniti Jennifer M. Granholm qalet, "L-użu tal-enerġija mill-fużjoni hija waħda mill-akbar sfidi xjentifiċi u teknoloġiċi tas-seklu 21. Issa ninsabu kunfidenti li l-enerġija mill-fużjoni mhix biss possibbiltà, iżda estremament promettenti. Ix-xjentisti f'dawn iċ-ċentri se kun minn ta' quddiem fi avvanz li jbiddel il-logħba u li jsalva l-pjaneta."
Proġetti ffinanzjati mill-programm Aċċelerat Research in Inertial Fusion Energy Science and Technology (IFE-star) se jġibu flimkien l-għarfien espert u l-kapaċitajiet tal-laboratorji nazzjonali, l-akkademja u l-industrija tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti biex javvanzaw il-komponenti tas-sistema IFE. Il-fużjoni ta 'konfinament inerzjali hija metodu ta' fużjoni ewlieni li juża lejżers jew teknoloġiji oħra biex tikkompressa u ssaħħan plażma densa. il-programm IFE-star se jiżviluppa: disinji ta' mira ta' qligħ għoli; Lejżers ta 'effiċjenza għolja b'rati ta' ripetizzjoni għolja; u fabbrikazzjoni, traċċar, u ingaġġ tal-mira tal-fużjoni rilevanti għall-ħajja. il-programm IFE-star huwa ddisinjat biex jipprovdi firxa wiesgħa ta' teknoloġiji biex jappoġġjaw is-sistema IFE, inkluż l-użu ta' lejżers, lejżers, u lejżers f'firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet. Komponent ewlieni tal-proġett iffinanzjat huwa l-ġestjoni tal-ekosistema tal-fużjoni inerzjali, inkluż l-iżvilupp ta’ forza tax-xogħol inklużiva u diversa.
Il-Laboratorju tal-Enerġija tal-Lejżer (LLE) tal-Università ta 'Rochester, immexxi mill-400 membru tal-persunal tagħha ta' Rochester, ilu minn ta 'quddiem fl-enerġija, ix-xjenza u t-teknoloġija. Is-sena l-oħra biss, ix-xjentisti fil-Laboratorju Nazzjonali Lawrence Livermore, appoġġjati minn LLE, laħqu l-ewwel tragward tal-qligħ nett tal-enerġija.
Bħala riżultat tal-avvanz fil-Faċilità Nazzjonali tat-Tqabbid tal-Laboratorju Nazzjonali ta' Lawrence Livermore, il-fużjoni ta' konfinament inerzjali ġabet interess u attenzjoni saħansitra akbar. fil-Programm ta' Żvilupp tal-Fużjoni tal-Milestone tal-Uffiċċju tax-Xjenza billi jiġu indirizzati l-opportunitajiet ta' riċerka prijoritizzati deskritti fir-rapport IFE Workshop dwar il-Ħtiġijiet Bażiċi ta' Riċerka. Progress Kontinwa. B'differenza mill-fużjoni ta 'konfinament manjetiku, li hija mfassla biex iżżomm il-ħruq tal-plażma għal perjodi twal ta' żmien, IFE se jeħtieġ il-formazzjoni ta 'impulsi ripetittivi. Għan wieħed huwa li tiġi żviluppata x-xjenza u t-teknoloġija meħtieġa biex titmexxa l-fużjoni inerzjali minn esperimenti singoli b'qligħ baxx għal rati ta 'qligħ għoli u ta' ripetizzjoni għolja meħtieġa għal impjanti pilota potenzjali tal-IFE.
Id-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti qed jistabbilixxi programm iddedikat permezz IFE-star. Il-proġett magħżul se jibni u jisfrutta kapaċitajiet, għarfien espert, dijanjostiċi u faċilitajiet li jwasslu fid-dinja, u IFE-star se jespandi wkoll b'mod sinifikanti r-riċerka IFE iffinanzjata b'mod konġunt mid-DOE Advanced Research Projects Agency for Energy (ARPA-E) u l-Uffiċċju tax-Xjenza .