ฟิวชั่นการคุมขังเฉื่อยคืออะไร?

Inferial confine fusion (ICF) เป็นวิธีการในการทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยการบีบอัดและให้ความร้อนกับวัสดุอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้มักจะทำด้วยเลเซอร์พลังงานสูงซึ่งทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่เม็ดเล็ก ๆ เพื่อให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว ความร้อนที่รุนแรงจะระเหยวัสดุที่อยู่ภายในเม็ดทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่ร้อนและหนาแน่นเพียงพอที่จะทำให้วัสดุหลอมละลาย ถึงแม้ว่าฟิวชั่น จำกัด แบบเฉื่อยยังไม่ได้ผลิตพลังงานที่มีประโยชน์มากกว่าที่มันกิน แต่การวิจัยเกี่ยวกับวิธีการสร้างแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพเชิงพาณิชย์ยังคงดำเนินการ

ส่วนผสมพื้นฐานของเม็ดฟิวชั่นแบบเฉื่อยเฉื่อยคือดิวทีเรียมและทริเทียมซึ่งทั้งไอโซโทปไฮโดรเจน ปฏิกิริยาฟิวชั่นระหว่างดิวทีเรียมกับทริเทียมนั้นทำได้ง่ายกว่าการทำปฏิกิริยาอื่น ๆ ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ดิวเทอเรียม / ทริเทียมที่ผลิตพลังงานจึงเป็นเป้าหมายหลักของการวิจัยฟิวชั่นสมัยใหม่ เม็ดเหล่านี้มีขนาดเล็กมากมีน้ำหนักน้อยกว่ากรัมและใส่เข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น จำกัด แบบเฉื่อย

เมื่อเม็ดถูกโหลดเลเซอร์ขนาดใหญ่จะถูกใช้เพื่อให้ความร้อนอย่างรวดเร็วของเม็ดขึ้นไปถึงอุณหภูมิฟิวชั่นที่อุณหภูมิหลายล้านองศาฟาเรนไฮต์ (เซลเซียส) การให้ความร้อนอย่างรวดเร็วของชั้นนอกของเม็ดทำให้เกิดการระเหยและขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดแรงกดดันต่อการตกแต่งภายในของเม็ด หากเลเซอร์ส่งพลังงานเพียงพอการตกแต่งภายในของเม็ดจะถูกบีบอัดอย่างรวดเร็วเพียงพอที่จะทำให้เกิดการหลอมนิวเคลียร์ซึ่งจะทำให้เม็ดร้อนขึ้น เงื่อนไขนี้เรียกว่า "การเผาไหม้" และมันเป็นเป้าหมายของการทดลองฟิวชั่นแบบคุมขังเฉื่อยยุคปัจจุบัน

ปัญหาหลักของการหลอมเหลวแบบเฉื่อยคือการส่งพลังงานที่เพียงพอให้กับเม็ดเพื่อให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิฟิวชั่นก่อนที่เม็ดจะกระจายตัวออกสู่อวกาศ เพื่อผลิตพลังงานจากการหลอมรวมปฏิกิริยาจะต้องมีค่าเกินกว่าที่เรียกว่าเกณฑ์ลอว์สันซึ่งให้เวลา จำกัด ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับปริมาณเชื้อเพลิงที่กำหนด สิ่งนี้ต้องการพลังงานจำนวนมากที่จะถูกส่งผ่านระบบเลเซอร์ในเรื่องของไมโครวินาที; การทำสิ่งนี้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่สิ้นเปลืองพลังงานมากเกินไปนำเสนอความท้าทายทางเทคนิคครั้งใหญ่ มีการเสนอวิธีการใหม่สำหรับปัญหาการคุมขังที่เรียกว่า "การเผาไหม้ที่รวดเร็ว" ซึ่งการระเบิดด้วยแสงเลเซอร์เพียงครั้งเดียวจะจุดประกายเม็ดหลังจากที่มันถูกบีบอัดแล้ว แม้ว่าวิธีการนี้จะดูดีในทางทฤษฎี แต่ก็ยังไม่ได้รับการทดสอบอย่างประสบความสำเร็จ