Co to jest fuzja bezwładnościowa?
Inercyjna fuzja zamknięta (ICF) to metoda osiągnięcia fuzji jądrowej przez szybkie sprasowanie i podgrzanie materiału. Proces ten zwykle odbywa się za pomocą laserów o dużej mocy, które skupiają się na małej pelecie, aby szybko ją podgrzać. Intensywne ogrzewanie paruje materiał wewnątrz granulki, tworząc falę uderzeniową, która jest gorąca i wystarczająco gęsta, aby spowodować stopienie się materiału. Chociaż fuzja inercyjnego ograniczania jeszcze nie wytworzyła więcej użytecznej energii niż zużywa, nadal trwają badania nad tym, jak zbudować opłacalne źródło energii.
Podstawowymi składnikami granulatu fuzyjnego do inercji są deuter i tryt, oba izotopy wodoru. Reakcja fuzji między deuterem i trytem jest znacznie łatwiejsza do osiągnięcia niż jakakolwiek inna reakcja, dlatego wytwarzający energię reaktor deuteru / trytu jest głównym celem współczesnych badań nad syntezą. Granulki te są bardzo małe, ważą znacznie mniej niż gram i są umieszczane pojedynczo w reaktorze do fuzji inercyjnej z ograniczeniem.
Po załadowaniu peletu stosuje się bardzo duże lasery do szybkiego podgrzewania peletu do temperatury topnienia, w milionach stopni Fahrenheita (Celsjusza). Szybkie nagrzewanie zewnętrznej warstwy granulki powoduje jej odparowywanie i gwałtowne rozszerzanie, co powoduje nacisk na wnętrze granulki. Jeśli lasery dostarczą wystarczającą ilość energii, wnętrze peletu zostanie wystarczająco szybko skompresowane, aby wywołać fuzję jądrową, co z kolei powoduje, że pellet jest cieplejszy. Ten stan nazywa się „zapłonem” i jest celem większości współczesnych eksperymentów z fuzją bezwładnościową.
Podstawową trudnością związaną z fuzją bezwładnościową jest zapewnienie wystarczającej mocy pelletowi, aby ogrzać go do temperatury fuzji, zanim pellet rozproszy się w przestrzeń. Aby wytworzyć energię z syntezy jądrowej, reakcja musi przekraczać wartość zwaną kryterium Lawsona, co daje minimalny czas ograniczenia niezbędny dla danej objętości paliwa. Wymaga to przejścia wielu megadżuli energii przez układ laserowy w ciągu kilku mikrosekund; robienie tego niezawodnie, bez zużywania zbyt dużej mocy, stanowi ogromne wyzwanie techniczne. Zaproponowano nowe podejście do problemu zamknięcia zwane „szybkim zapłonem”, w którym pojedynczy szybki impuls laserowy zapala granulkę po jej ściśnięciu. Chociaż teoretycznie to podejście wygląda obiecująco, nie zostało jeszcze z powodzeniem przetestowane.