Что такое инерционное слияние?

Инерциальное термоядерное синтезирование (ICF) - это метод достижения ядерного синтеза путем быстрого сжатия и нагревания материала. Этот процесс обычно выполняется с помощью мощных лазеров, которые все сфокусированы на небольшом шарике, чтобы быстро нагреть его. Интенсивный нагрев испаряет материал внутри гранулы, создавая ударную волну, которая является горячей и достаточно плотной, чтобы вызвать плавление материала. Хотя при инерционном синтезе в замкнутом пространстве еще не выработано больше полезной энергии, чем потребляется, исследования о том, как создать коммерчески жизнеспособный источник энергии, все еще продолжаются.

Основными ингредиентами термоядерной таблетки для инерционного удержания являются дейтерий и тритий, оба изотопы водорода. Реакцию синтеза между дейтерием и тритием гораздо легче достичь, чем любой другой реакции, и поэтому энергетический дейтериево-тритиевый реактор является основной целью современных исследований синтеза. Эти гранулы очень маленькие, весят намного меньше грамма и по одному вставляются за один раз в реактор инерционного термоядерного синтеза.

Как только гранула загружена, очень большие лазеры используются для быстрого нагрева гранулы до температуры плавления, при миллионах градусов по Фаренгейту (Цельсия). Быстрый нагрев внешнего слоя гранулы вызывает его испарение и быстрое расширение, оказывая давление на внутреннюю часть гранулы. Если лазеры подают достаточно энергии, внутренняя часть гранулы будет сжиматься достаточно быстро, чтобы вызвать ядерный синтез, что, в свою очередь, делает гранулу более горячей. Это состояние называется «воспламенение» и является целью большинства современных экспериментов по инерциальному синтезу в камере.

Основная трудность с инерционным термоядерным синтезом заключается в подаче достаточного количества энергии к таблетке, чтобы нагреть ее до температуры плавления, прежде чем таблетка рассеется в пространстве. Чтобы производить энергию от синтеза, реакция должна превышать значение, называемое критерием Лоусона, которое дает минимальное время удержания, необходимое для любого заданного объема топлива. Это требует, чтобы много мегаджоулей энергии было передано через лазерную систему в течение микросекунд; сделать это надежно, не потребляя слишком много энергии, представляет собой огромную техническую проблему. Был предложен новый подход к проблеме удержания, названный «быстрое воспламенение», где единственный быстрый лазерный взрыв зажигает таблетку после того, как она уже была сжата. Хотя этот подход выглядит многообещающим в теории, он еще не был успешно протестирован.