Aug 25, 2023
Прокладывая путь к термоядерному синтезу, понимая вязкость плазмы
Представьте себе 60 чрезвычайно мощных лазерных лучей, направленных на шарик диаметром 1 миллиметр. Они врываются в него с расстояния 216 футов. Удар оказывает экстремальное давление на мяч, который состоит из особых
Представьте себе 60 чрезвычайно мощных лазерных лучей, направленных на шарик диаметром 1 миллиметр. Они врываются в него с расстояния 216 футов. Удар оказывает экстремальное давление на шар, состоящий из определенных изотопов водорода. Шар взрывается, разрушаясь сам по себе со скоростью 360 километров в секунду. Зажигается управляемая реакция термоядерного синтеза. Он имитирует тот самый процесс, который приводит в действие Солнце.
Но, несмотря на наличие лазеров и мяча, обычно происходит не такое. Исследователи эксперимента OMEGA хотят выяснить, почему. Термоядерный синтез может стать устойчивым источником энергии здесь, на Земле, если мы сможем выяснить, как его запустить и поддерживать.
Часть проблемы заключается в том, что множество сложных факторов не позволяют лазерам сжимать мяч настолько, чтобы достичь нужного давления. Например, плазма, необходимая для реакции синтеза, очень нестабильна.
Понимание вязкости плазмы может помочь ученым устранить некоторые препятствия на пути к самоподдерживающемуся термоядерному синтезу. Вязкость — это показатель того, сколько жидкости течет. Это происходит из-за трения внутри самой жидкости. В эксперименте вязкость плазмы рассеивает энергию. Поскольку плазма теряет энергию, она не может нагреться настолько, чтобы зажечь термоядерный синтез. Если бы мы могли лучше понять роль вязкости, мы могли бы лучше контролировать плазму и сделать процесс более эффективным.
Хотя вязкость относительно легко измерить в повседневных жидкостях, ее гораздо сложнее измерить в перегретом шаре водорода. Исследователи из Лаборатории лазерной энергетики и факультета машиностроения Рочестерского университета работают над этим с ученым из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США.
Это исследование также может рассказать больше о том, как формировались Земля и другие планеты. В дополнение к мишеням из пластика (например, в экспериментах по термоядерному синтезу) они также будут использовать мишени из кремнезема, имитирующие камни на планетах.
Эти эксперименты могут многое рассказать о прошлом Земли, а также обеспечить более устойчивое будущее.