Editörün Notu: Bu hikaye saat 5: 50'de güncellendi. EDT.
Fizik dünyasında devam eden şaka, ticari olarak yaşayabilen füzyon enerjisinin, son otuz yıldır, en fazla 30 yıl sonra ufukta olduğu gerçeğidir. Şimdi, Washington merkezli yeni bir girişim olan Agni Energy Inc., şirketin "sadece ufukta" daha yakın olabileceğini belirten bir füzyon reaktörü için bir plana sahip.
Mevcut nükleer reaktörler atomları parçalayarak enerjiyi serbest bırakan fisyon adı verilen bir süreç kullanır. Ancak fisyon, toplanması ve depolanması gereken radyoaktif yan ürünleri oluşturur. Füzyon, fisyonun tersi, şeyleri bir araya getirmek anlamına gelir - bu durumda, atomlar.
Füzyon reaktörleri atomları bir araya getirir ve böylece enerjiyi serbest bırakır. Ancak bilim adamları, daha fazla enerji üreten faydalı bir füzyon reaktörü üretemediler. Bilim insanları füzyon enerjisinin "ufuk" u uyandırırsa, bu reaktörler fisyondan çok daha fazla enerji üreteceklerdir. zararlı yan ürünler. Sonuçta, bu süreç güneşe güç veren şeydir.
Çoğu füzyon reaktörü iki yöntemden birini kullanır: Ya plazma (iyonları içeren gaz) lazer veya iyon ışınları kullanarak aşırı sıcaklıklara ısıtırlar veya plazmaları mıknatıslarla çok yüksek yoğunluklarda sıkıştırırlar. [6 Serin Yeraltı Bilimi Laboratuarları]
Fakat her iki yöntem de problemlerle dolu. Beams, Agni Energy Inc.'in baş bilimsel sorumlusu Demitri Hopkins, plazma enerjisine enerji verirseniz, atomları tüm enerjiyi içerecek kadar dengeli tutamayacağınızı söyledi.
Yeni yaklaşım, bir hibrid füzyon cihazı oluşturmak için hem elektriksel hem de manyetik alanları kullanacaktır. Bu "ışın-hedef füzyonu" olarak adlandırılan atomlar, tek bir kaynaktan atomları birleştirmeye çalışmamaktadır; daha doğrusu, katı bir hedefe karşı bir atom ışını vurur - ve ışındaki atomlar hedeften atomlarla kaynaşır. Bu yaklaşımdaki iyon demeti, bir nötron ile döteryum veya ağır hidrojen iyonlarından oluşur ve hedef, iki nötron içeren bir ağır hidrojen olan trityum iyonlarından oluşur. Bu yaklaşım en hafif element olan hidrojen kullanır, çünkü füzyonda en hafif elementler Hopkins'e göre en fazla enerjiyi üretir.
Manyetik mercekler iyon demetindeki atomları dengeler ve uyarırlar ve ışın hedefe çarptığında, iki tip hidrojen atomu daha sonra su veya güç buhar türbinlerini ısıtmak için kullanılabilen yüksek enerjili nötronları birleştirir ve serbest bırakır. Hopkins, ayrıca, toksik olmayan helyum ve orijinal yakıt kaynağının bir miktarını, biraz radyoaktif olan ancak yakıt olarak tekrar kullanılabilen trityum da yaratıyor.
Hopkins, bu ışın-hedef füzyonu fikrinin ilk olarak 1930'larda önerildiğini ve “yaşanmayacağı düşünüldü”, diye düşündüğünden daha fazla enerji kullandığını söyledi. “Bu aslında füzyon enerjisine giden bir yol olarak atıldı çünkü çok fazla enerji yayıyordu (bu kullanılamaz). Hedefe ulaştığı zaman çok fazla yayılıyor,” diye anlatıyor Hopkins, WordsSideKick.com'a. “Çok fazla enerji bu şekilde kayboldu ve bu, [fikrin] sonu oldu.”
Ancak, yeni yaklaşımın arkasındaki ekip, hem hedef hem de kirişteki atomları spin polarizasyonu ile oynayarak veya spinlerinin yönünü (parçacıkların hangi yöne döneceğini gösteren temel bir kavram) oynayabileceğini söyledi. Hopkins, spinleri eğerek, sözde Coulomb bariyerini veya atomları birbirine çok yakınlaştıran güçleri yenebilir. Bu, atomların dağılma miktarını en aza indirir, toplanan enerjiyi arttırır. [5 Radyoaktif Gündelik Şeyler]
Hopkins ve diğer lise öğrencileri, Forrest Betton ve Eric Thomas, 2011'de küçük bir masaüstü modeli tasarladılar ve spin polarizasyonunun enerji verimliliğini iki büyüklük derecesiyle artırdığını gördüler.
Ancak, herkes bu programın o masaüstü modelinin ötesine geçmeyeceğine ikna olmamıştır.
“Bu tür sistemler düşük bir füzyon tepkisi oluşturabilirken, koyduğunuzdan çok daha fazla enerji elde etmek oldukça temel nedenlerden ötürü umut vericidir,” Donald Spong, Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda füzyon reaksiyonları üzerinde çalışan bir plazma fizikçisi, WordsSideKick.com'a bir e-postada anlattı.
Bunun nedeni, saçılmaların büyük olasılıkla yüksek olacağıdır, dedi ki, Agni'nin araştırmasına dahil olmayan Spong.
Spong, spin kutuplaşmasının egzotik durumlarının saçılmayı azaltmış olsa bile, “denen şeyin, egzotik durumun üretilmesi için gerekli enerjinin, reaksiyon etkinliğindeki iddia edilen artış ile aşılacağını değerlendirmek gerekir” dedi.
Projenin parçası olmayan Michigan Üniversitesi'ndeki bir plazma fizikçisi olan John Foster, bunun imkansız olduğunu düşünmüyor ama çok zor. “Asla diyemeyiz, sadece bu zorlu” dedi. "Katı hedeflerle, saçılma önemlidir."
Ancak, “spin polarizasyonun verimliliği büyük ölçüde artırdığı kanıtlanmıştır” dedi. "Hile, uygulamada ve maskelemede onu çekiyor."
Hopkins, Agni'nin tasarımının 30 yıl kadar sürmeyeceği konusunda iyimser olduğunu söyledi. Hopkins, "İnsanlar son 80 yıldır füzyona yakın olduklarını söylüyorlar." Dedi. "Sonunda, birileri onu çözecek."
Hangi geminin, eğer varsa, ufku ilk önce bulacağını görmek heyecan verici olacaktır.
Editörün Notu: Bu hikaye füzyon enerjisini kullanılabilir enerjiye dönüştürme yöntemini düzeltmek için güncellendi. Füzyon, bir rüzgar türbini değil, bir buhar türbini çalıştırabilir.
Aslen yayınlandı Canlı Bilim.