Life Style

การทดลองฟิวชั่นทำลายสถิติ ใช้พลังงาน 10 ล้านล้านวัตต์

Damien Jemison, photographer at the National Ignition Facility (NIF), captured this image of the NIF laser beam lines entering a part of the target chamber. Jemison needed five exposures to capture the range of light in the dimly lit spot. He also converted the resulting image to monotone, saying

)
Damien Jemison ช่างภาพที่ National Ignition Facility (NIF) จับภาพเส้นลำแสงเลเซอร์ NIF ที่เข้าสู่ส่วนหนึ่งของห้องเป้าหมาย Jemison ต้องการภาพห้าภาพเพื่อจับภาพช่วงแสงในจุดที่มีแสงน้อย นอกจากนี้ เขายังแปลงภาพที่ได้ออกมาเป็นโมโนโทน โดยกล่าวว่า “ผลลัพธ์ที่ได้คือมุมมองทางศิลปะของฉันเกี่ยวกับความรู้สึกเมื่อยืนเผชิญหน้ากันด้วยเลเซอร์พลังงานสูงที่สุดในโลก” (เครดิตรูปภาพ: Damien Jemison/NIF) นักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการที่แปลกใหม่ในการสร้าง นิวเคลียร์ฟิวชั่น เพื่อให้เกิดการระเบิดของพลังงานที่ทำลายสถิติมากกว่า 10 ล้านล้านวัตต์โดย ยิงลำแสงที่รุนแรงจากเลเซอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่เม็ดไฮโดรเจนเล็กๆ

นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore ในแคลิฟอร์เนียตอนเหนือกล่าวว่าพวกเขาได้โฟกัสเลเซอร์ขนาดยักษ์ 192 ตัวที่ National Ignition Facility (NIF) ลงบนเม็ดขนาดเท่าเม็ดถั่ว ส่งผลให้ ปล่อยพลังงาน 1.3 เมกะจูลใน 100 ล้านล้านวินาที — ประมาณ 10% ของพลังงานจากแสงอาทิตย์ที่กระทบพื้นโลกทุกขณะ และประมาณ 70% ของพลังงานทั้งหมด พลังงานที่เม็ดดูดซึมจากเลเซอร์ นักวิทยาศาสตร์หวังว่าสักวันหนึ่งจะถึงจุดคุ้มทุนหรือ “จุดติดไฟ” ของเม็ดยา ซึ่งจะให้พลังงานมากกว่าที่ดูดซับได้ 100%

พลังงาน ผลผลิตมีขนาดใหญ่กว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดไว้อย่างมากและมากกว่าบันทึกก่อนหน้านี้ที่ 170 กิโลจูลที่พวกเขาตั้งไว้ในเดือนกุมภาพันธ์

ที่เกี่ยวข้อง: ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์หรือนิยาย? ความเป็นไปได้ของ 10 แนวคิดไซไฟ

นักวิจัยหวังว่าผลลัพธ์จะขยายตัว ความสามารถในการวิจัยอาวุธนิวเคลียร์ฟิวชัน ภารกิจหลักของ NIF และอาจนำไปสู่วิธีใหม่ๆ ในการควบคุมพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์และดาวอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์บางคนหวังว่าวันหนึ่งนิวเคลียร์ฟิวชันจะเป็นวิธีที่ค่อนข้างปลอดภัยและยั่งยืนสำหรับการผลิตพลังงานบนโลก

“ผลลัพธ์นี้เป็นก้าวสำคัญทางประวัติศาสตร์สำหรับการวิจัยฟิวชั่นการกักขังเฉื่อย ซึ่งเป็นการเปิดระบอบการปกครองใหม่ขั้นพื้นฐานสำหรับการสำรวจและความก้าวหน้าของภารกิจความมั่นคงแห่งชาติที่สำคัญของเรา ,” Kim Budil ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore กล่าวในคำสั่ง .

เลเซอร์ยักษ์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สมัยใหม่ใช้นิวเคลียร์ ฟิชชัน ซึ่งสร้างพลังงานโดยการแยกนิวเคลียสหนักของธาตุอย่างยูเรเนียมและพลูต หัวหอมเป็นนิวเคลียสที่เบากว่า แต่ดาวสามารถผลิตพลังงานจากนิวเคลียร์ได้มากกว่าเดิม ฟิวชั่น กระบวนการทุบนิวเคลียสที่เบากว่าเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง องค์ประกอบที่หนักกว่า.

ดาวสามารถหลอมรวมองค์ประกอบต่าง ๆ มากมาย รวมทั้งคาร์บอนและออกซิเจน แต่แหล่งพลังงานหลักของมันมาจากการรวมตัวของ ไฮโดรเจน เป็น ฮีเลียม. เนื่องจากดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่มากและมีความโน้มถ่วงสูงเช่นนี้ กระบวนการหลอมรวมจึงเกิดขึ้นที่ความดันสูงมากภายในดาว

ความพยายามที่มุ่งสู่โลกมากที่สุดเพื่อสร้างพลังงานจากการหลอมรวม เช่น ยักษ์ ITER โครงการ ที่ถูกสร้างขึ้นในฝรั่งเศส แทนที่จะใช้ห้องรูปโดนัทที่เรียกว่า tokamak เพื่อกักขังพลาสมาบาง ๆ ของไฮโดรเจนที่ร้อนและหนักนิวตรอนภายในที่แข็งแกร่ง สนามแม่เหล็ก.

นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ทำงานมานานกว่า 60 ปีเพื่อให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันอย่างยั่งยืนภายใน tokamaks กับความสำเร็จที่จำกัด แต่นักวิจัยบางคนคิดว่าพวกเขาจะสามารถรักษาการหลอมรวมของโทคามักได้ภายในเวลาไม่กี่ปี Live Science รายงานก่อนหน้านี้. (ITER ไม่คาดว่าจะทำเช่นนี้ จนถึงหลังปี 2035 .)

วิธีการพัฒนา ที่ Lawrence Livermore National Laboratory เป็นหนึ่งในไม่กี่วิธีในการบรรลุนิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยไม่ต้องใช้ tokamak

แทนที่, NFI ใช้อาร์เรย์ของแอมพลิฟายเออร์แสงเลเซอร์ขนาดสามสนามฟุตบอลเพื่อโฟกัสลำแสงเลเซอร์บนเม็ดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนใน “ห้องเป้าหมาย” โลหะทรงกลมกว้าง 33 ฟุต (10 เมตร) เลเซอร์เหล่านี้เป็นเลเซอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก สามารถสร้างพลังงานได้ถึง 4 เมกะจูล

วิธีการนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาพฤติกรรมของไฮโดรเจนในอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เรียกว่าระเบิดไฮโดรเจนได้ แต่นักวิทยาศาสตร์คิดว่ามันอาจมีการใช้งานสำหรับการผลิต พลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชัน

Damien Jemison, photographer at the National Ignition Facility (NIF), captured this image of the NIF laser beam lines entering a part of the target chamber. Jemison needed five exposures to capture the range of light in the dimly lit spot. He also converted the resulting image to monotone, saying
Damien Jemison, photographer at the National Ignition Facility (NIF), captured this image of the NIF laser beam lines entering a part of the target chamber. Jemison needed five exposures to capture the range of light in the dimly lit spot. He also converted the resulting image to monotone, saying แม้ว่าดาวจะหลอมรวมองค์ประกอบต่างๆ ได้มากมาย แต่แหล่งพลังงานหลักของมันมาจากการหลอมไฮโดรเจนให้เป็นเฮลิ อืม (เครดิตภาพ: Shutterstock)

พลังฟิวชั่น

ถึงแม้ว่าการตั้งค่า NIF จะไม่สามารถใช้ในโรงไฟฟ้าฟิวชันได้ — เลเซอร์ของมันสามารถยิงได้วันละครั้งเท่านั้น ในขณะที่โรงไฟฟ้าจะต้องทำให้เม็ดเชื้อเพลิงหลายเม็ดกลายเป็นไอทุกวินาที — มีความพยายามที่จะปรับเปลี่ยนกระบวนการดังกล่าว ที่สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้

Siegfried Glenzer นักฟิสิกส์พลาสม่าแห่ง SLAC National Accelerator Laboratory ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งเคยทำงานที่โรงงานในลิเวอร์มอร์แต่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยใหม่ บอกกับ The New York Times ที่นักวิทยาศาสตร์ที่ SLAC กำลังทำงานเกี่ยวกับระบบเลเซอร์ที่มีกำลังต่ำกว่าซึ่งสามารถยิงได้เร็วกว่ามาก

เกลนเซอร์หวังว่าพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันจะมีความโดดเด่นในความพยายามที่จะทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งถูกครอบงำโดยพลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีอื่นๆ ใน ปีที่ผ่านมา “นี่เป็นสิ่งที่มีแนวโน้มมากสำหรับเราที่จะบรรลุแหล่งพลังงานบนดาวเคราะห์ที่ไม่ปล่อย CO2” เขากล่าวในบทความ Times อ้างถึง

    ก๊าซเรือนกระจก คาร์บอนไดออกไซด์.

นักฟิสิกส์ สตีเฟน บอดเนอร์ ซึ่งเคยเป็นหัวหน้าการวิจัยพลาสมาด้วยเลเซอร์ที่ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. แต่ ตอนนี้เลิกใช้แล้ว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อรายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับการออกแบบของ NIF แต่เขายอมรับว่าเขาประหลาดใจกับผลลัพธ์ที่เข้าใกล้ “จุดติดไฟ” ของเม็ดยา ซึ่งเป็นจุดที่ปล่อยพลังงานมากหรือมากกว่าที่ดูดซับไว้ “พวกเขาเข้าใกล้เป้าหมายในการจุดไฟและจุดคุ้มทุนมากพอที่จะเรียกได้ว่าประสบความสำเร็จ” บอดเนอร์กล่าวกับไทมส์

แม้ว่าบอดเนอร์ สนับสนุนการออกแบบที่แตกต่างกัน “มันแสดงให้เห็นกับคนขี้ระแวงว่าไม่มีอะไรผิดปกติโดยพื้นฐานกับแนวคิดเลเซอร์ฟิวชัน” เขากล่าว “ถึงเวลาแล้วที่สหรัฐฯ จะต้องก้าวไปข้างหน้าด้วยโครงการพลังงานเลเซอร์ฟิวชันที่สำคัญ”

    เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science

บรรณาธิการ หมายเหตุ: พาดหัวของเรื่องนี้ได้รับการอัปเดตเพื่อระบุว่า “วัตต์” เป็นหน่วยของ “กำลัง” ไม่ใช่ “พลังงาน”

Tom Metcalfe เป็นนักข่าวในลอนดอนที่เขียนเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ อวกาศเป็นหลัก โบราณคดี โลก และมหาสมุทร เขาเขียนให้กับ BBC, NBC News, Live Science, National Geographic, Scientific American, Air & Space และอื่นๆ

  • ตรัง chủ
  • ธุรกิจ
  • อาหาร
  • ไลฟ์สไตล์
  • เทค
  • ความสามารถทางการตลาดดิจิทัล (Digital marketing)
  • Back to top button