Инвестиција од 42 милиона долара! Министарство енергетике САД ствара 3 главна истраживачка центра за ласерску фузију

У четвртак по локалном времену, Министарство енергетике САД објавило је да ствара три истраживачка центра у нади да ће унапредити науку и технологију фундаменталне инерцијалне фузионе енергије (ИФЕ) и користити минијатурне ласерске термонуклеарне експлозије у будућим електранама.
Три центра, која се налазе у Националној лабораторији Лоренс Ливермор (ЛЛНЛ) у Калифорнији, Државном универзитету Колорадо и Универзитету Рочестер у држави Њујорк, делиће укупно 42 милиона долара током четири године. Од тога, по 16 милиона долара за Ливермор и државу Колорадо, и 10 милиона за Универзитет у Рочестеру – мали део буџета за науку о фузионој енергији ДОЕ – који ове године износи више од пола милијарде долара.
Скот Хсу, главни координатор за фузију у ДОЕ, рекао је да ће се будућа истраживања у три центра „више фокусирати на фундаменталне технологије потребне за било који систем инерцијалне фузије.
Енергија се производи комбиновањем два мала атома, обично водоника, у већи атом. Овај процес, познат као "фузија", је извор енергије за сунце и друге звезде. Када би контролисана нуклеарна фузија могла да се репродукује на Земљи, произвела би обиље енергије без производње угљен-диоксида који загрева Земљу или дуговечног радиоактивног отпада.
До данас, већина истраживања о енергији фузије, и већина буџета Одељења за енергетику за науку о фузији, били су фокусирани на реакторе који користе моћна магнетна поља да садрже прегрејани водоник све док се језгра не сударе и комбинују. Али успешан експеримент спроведен прошле године у Националном постројењу за паљење у Ливермору (НИФ) нагласио је другачији приступ - испаљивање снажних ласера ​​на појединачне честице водоника како би се њихови атоми стиснули и произвели бљесак фузије.
ЛЛНЛ је постигао фузионо паљење у НИФ-у четири пута до данас. Најновија је постигнута испаљивањем 2,2 мегаџула (МЈ) енергије на циљ паљења, производећи 3,4 МЈ фузионе енергије. НИФ није дизајниран као прототип за производњу енергије фузије. Од престанка нуклеарног тестирања 1992. године, првенствено се користио за одржавање америчког нуклеарног оружја. У претходним експериментима, научни експеримент НИФ-а испалио је ласерски импулс у пелету са водоником. Практична електрана би морала више пута да испаљује ласерски импулс фреквенцијом од 10 пута у секунди, при чему сваки импулс убацује нову куглицу горива.
Ови ласери морају бити моћнији, поузданији и енергетски ефикаснији од НИФ-ових ласера. Циљеви водоничног горива морају бити јефтини и лаки за производњу. Електрани ће бити потребно стално снабдевање милионима пелета. Нови истраживачки центар ће помоћи у решавању ових препрека.
Крамер Акли, који управља владиним програмом Инерцијалне фузијске енергије, рекао је да је ДОЕ примио много пријава, а судско веће је одабрало Ливермор, Рочестер и државу Колорадо. Сваки од победничких програма укључивао је сарадњу са другим универзитетима, националним лабораторијама и приватним компанијама.
Др Акли је рекао: „Окупите најсјајније умове у својој области како бисте додатно убрзали иновације и решили неке од изазова енергије инерционе фузије.“
Један од главних циљева центра Универзитета у Рочестеру је тестирање новог типа ласера ​​који може да се испаљује директно на водонично гориво. Овај метод је енергетски ефикаснији од оног коришћеног у НИФ експерименту у Ливермору. Али ако мале варијације у ласеру производе нестабилности, оне могу ометати фузију.
Ова нестабилност се може контролисати ако се ласер шири у опсегу таласних дужина. Научници са Универзитета у Рочестеру годинама раде на овом приступу, који се назива директним погоном, а финансирање истраживања из центра биће коришћено за експерименте како би се тестирало да ли нови ласер велике снаге може да превазиђе овај проблем. Ово отвара пут до програма директног погона.
Државни центар Колорадо ће проучавати различите ласере предложене за различите концепте инерцијалне фузије и испитати различите дизајне за циљеве горива. Кармен Менони, професорка електротехнике и рачунарства која је предводила предлог центра, рекла је да ће проучавати нове материјале за ласерске оптичке премазе како би могли боље да издрже дуготрајне ласерске нападе високе енергије.
Тами Ма, физичарка плазме у Ливерморској националној лабораторији (ЛЛНЛ), рекла је да ће фокус центра ићи даље од приступа индиректног погона који користи НИФ и почети да се бави проблемима потребним за изградњу стварне електране. „Не ради се само о томе да имате мету и да је погодите и створите енергију.
Прво истраживање би требало да помогне да се расветли који приступи највише обећавају. „Инвестиција неће бити довољна да се заиста пронађу ти одговори“, каже др Тами Ма, „али мислим да ћемо на крају четири године моћи да исцртамо обећавајући пут за Сједињене Државе да заиста демонстрирају потпуно- пробно постројење."
Америчка секретарка за енергетику Џенифер М. Гранхолм рекла је: „Искориштавање фузионе енергије је један од највећих научних и технолошких изазова 21. века. Сада смо уверени да енергија фузије није само могућност, већ и изузетно обећавајућа. Научници у овим центрима ће бити на челу пробоја који мења игру и спасава планету."
Пројекти финансирани од стране програма Убрзано истраживање у инерцијској фузионој енергији и технологији (ИФЕ-стар) ће спојити стручност и способности националних лабораторија, академске заједнице и индустрије Министарства енергетике САД за унапређење компоненти ИФЕ система. Инерцијална затворена фузија је водећи метод фузије који користи ласере или друге технологије за компресију и загревање густе плазме. програм ИФЕ-стар ће развити: дизајне циља са високим појачањем; високоефикасни ласери са високим стопама понављања; и фабриковање, праћење и ангажовање фузионих циљева релевантних за живот. програм ИФЕ-стар је дизајниран да обезбеди широк спектар технологија за подршку ИФЕ систему, укључујући употребу ласера, ласера ​​и ласера ​​у широком спектру апликација. Главна компонента финансираног пројекта је управљање екосистемом инерцијалне фузије, укључујући развој инклузивне и разноврсне радне снаге.
Лабораторија за ласерску енергију Универзитета у Рочестеру (ЛЛЕ), коју води својих 400 чланова особља у Рочестеру, дуго је била на челу енергетике, науке и технологије. Само прошле године, научници у Националној лабораторији Лоренс Ливермор, уз подршку ЛЛЕ-а, достигли су прву прекретницу нето добитка енергије.
Као резултат пробоја у Националном постројењу за паљење у Националној лабораторији Лавренце Ливерморе, инерцијална фузија је изазвала још већи интерес и пажњу. Пројекат ИФЕ-стар има за циљ да се позабави уобичајеним научним и технолошким празнинама у очекиваним технолошким путоказима компанија које учествују у фузији ИФЕ у Програму развоја фузије прекретница Канцеларије за науку тако што ће се бавити приоритетним истраживачким могућностима наведеним у извештају ИФЕ Радионице о основним истраживачким потребама. Цонтинуед Прогресс. За разлику од магнетне затворене фузије, која је дизајнирана да одржи сагоревање плазме током дугог временског периода, ИФЕ ће захтевати формирање понављајућих импулса. Један од циљева је развој науке и технологије потребне за померање инерцијалне фузије од појединачних експеримената са малим појачањем до високих стопа понављања које су потребне за потенцијалне ИФЕ пилот постројења.
Министарство енергетике Сједињених Држава успоставља наменски програм преко ИФЕ-стар. Одабрани пројекат ће изградити и искористити водеће светске способности, стручност, дијагностику и објекте, а ИФЕ-стар ће такође значајно проширити ИФЕ истраживања која заједнички финансирају Агенција за напредне истраживачке пројекте ДОЕ за енергетику (АРПА-Е) и Канцеларија за науку .