Kernfusie is een veel bestudeerd proces waarbij atoomkernen met een laag atoomnummer samensmelten tot een zwaardere kern, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt. Kernfusiereacties kunnen worden geproduceerd met behulp van een methode die bekend staat als inertiële opsluitingsfusie, waarbij krachtige lasers worden gebruikt om een ​​brandstofcapsule te imploderen en plasma te produceren.

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Delaware, University of Rochester, het Lawrence Livermore National Laboratory, Imperial College London en University of Rome La Sapienza hebben onlangs aangetoond wat er met deze implosie gebeurt wanneer men een sterk magnetisch veld toepast op de brandstofcapsule die wordt gebruikt voor fusie van traagheidsopsluiting. Hun paper, gepubliceerd in Physical Review Letters , toont aan dat sterke magnetische velden de vorm van traagheidsfusie-implosies afvlakken.

"Bij fusie met traagheidsopsluiting wordt een bolvormige capsule van millimeterformaat geïmplodeerd met behulp van krachtige lasers voor kernfusie", vertelde Arijit Bose, een van de onderzoekers die het onderzoek uitvoerde, aan Phys.org. "Het toepassen van een magnetisch veld op de implosies kan de geladen plasmadeeltjes aan het B-veld binden en hun kansen op fusie vergroten. Aangezien magnetisch veld echter de beweging van plasmadeeltjes alleen in de richting over de veldlijnen kan beperken en niet in de richting langs de toegepaste veldlijnen, dit kan verschillen introduceren tussen de twee richtingen die de implosievorm beïnvloeden."

In het afgelopen decennium hebben verschillende natuurkundigen de mogelijke effecten van magnetiserende fusie-implosies onderzocht. De meeste van hun onderzoeken waren echter numeriek van aard en testten geen hypothesen in een experimentele setting.

Bose en zijn collega's besloten daarom een ​​reeks tests uit te voeren om empirisch te bepalen wat er gebeurt met de vorm van traagheidsfusie-implosies onder sterke magnetisatie. Hun experimenten waren specifiek ontworpen om de eigenschappen van sterk gemagnetiseerde plasma's te onderzoeken door unieke plasmacondities te creëren. In deze omstandigheden zijn de plasma-ionen en elektronen beide gemagnetiseerd.

"Het is vermeldenswaard dat de magnetisatie van plasma-ionen erg moeilijk te bereiken is en niet is onderzocht met krachtige lasers", legt Bose uit. "Om onze tests uit te voeren, gebruikten we een extreem hoog 50T magnetisch veld, veel hoger dan degene die in eerdere experimenten werden gebruikt, en gebruikten we schokken om de implosie-experimenten in de OMEGA-laserfaciliteit aan te drijven. We ontdekten voor de eerste keer dat dit veld de vorm van de implosie afgeplat, zodat deze meer afgeplat werd."

De onderzoekers voerden hun experimenten uit in de OMEGA-laserfaciliteit, gevestigd in het Laboratory for Laser Energetics in Rochester, New York. In het bijzonder pasten ze hoge B-velden toe (d.w.z. met een sterkte die 1000 keer hoger was dan die van typische staafmagneten) op een bolvormige capsule van millimeterformaat, die werd verwarmd tot meer dan 100 miljoen K met behulp van een lasergestuurde schok.

"De schokverwarming en het toegepaste B-veld produceerden unieke plasmacondities met sterk gemagnetiseerde elektronen en ionen die belangrijk waren voor de experimenten," zei Bose. "Door simulaties hebben we vervolgens vastgesteld dat deze afgeplatte vorm wordt veroorzaakt door de onderdrukking van de warmtestroom (loodrecht op de richting van het magnetische veld) in het sterk gemagnetiseerde plasma."

Het recente werk van dit team van onderzoekers biedt nieuw waardevol inzicht in implosies van traagheidsfusies en de effecten die magnetische velden daarop kunnen hebben. In de toekomst zou de methode die ze hebben beschreven door andere teams kunnen worden gebruikt om sterk gemagnetiseerde elektronen en ionen te produceren in experimentele omgevingen, met behulp van krachtige lasers.

"Het meest opvallende was dat we de eersten waren die opmerkten dat het aangelegde magnetische veld de implosievorm afplatte", voegde Bose eraan toe. "In onze volgende onderzoeken zijn we van plan om het 'recept' dat in onze paper wordt beschreven te gebruiken om meer experimenten uit te voeren die gericht zijn op het produceren van sterk gemagnetiseerde elektronen en ionen om het effect van magnetisatie op transporteigenschappen te onderzoeken." + Verder verkennen

Ontdekking van een nieuwe manier om de energie die de zon en de sterren aandrijven naar de aarde te brengen

© 2022 Science X Network