Magnetyczna wkładka bezwładnościowa - Magnetized Liner Inertial Fusion
Magnetized Liner Inertial Fusion ( MagLIF ) to nowa metoda wytwarzania kontrolowanej syntezy jądrowej . Jest częścią szerokiej kategorii systemów inercyjnej energii syntezy jądrowej (IFE), które napędzają ruch paliwa fuzyjnego do wewnątrz, tym samym sprężając je do gęstości i temperatur, w których zachodzą reakcje syntezy jądrowej. Poprzednie eksperymenty IFE wykorzystywały sterowniki laserowe, aby osiągnąć te warunki, podczas gdy MagLIF wykorzystuje kombinację laserów do ogrzewania i zaciskania Z do kompresji. Wiele rozważań teoretycznych sugeruje, że taki system osiągnie wymagane warunki do fuzji za pomocą maszyny o znacznie mniejszej złożoności niż podejście czysto laserowe. Obecnie istnieją co najmniej dwa zakłady testujące wykonalność koncepcji MagLIF, maszynę Z w Sandia Labs w USA i Primary Test Stand (PTS) w Mianyang w Chinach.
Opis
MagLIF to metoda generowania energii za pomocą 100 nanosekundowego impulsu elektrycznego do wytworzenia intensywnego pola magnetycznego typu Z-pinch, które do wewnątrz miażdży wypełnioną paliwem cylindryczną metalową wkładkę ( hohlraum ), przez którą przepływa impuls elektryczny. Tuż przed implozją cylindra laser jest używany do wstępnego podgrzewania paliwa fuzyjnego (takiego jak deuter-tryt ), które jest utrzymywane w cylindrze i zawarte w polu magnetycznym. Sandia National Labs bada obecnie potencjał tej metody do wytwarzania energii poprzez wykorzystanie maszyny Z .
MagLIF ma cechy zarówno inercyjnej fuzji ograniczającej (dzięki zastosowaniu lasera i kompresji impulsowej), jak i magnetycznej (dzięki wykorzystaniu silnego pola magnetycznego do hamowania przewodzenia ciepła i powstrzymywania plazmy). W wynikach opublikowanych w 2012 r. symulacja komputerowa obiektu o mocy 70 megaamperów oparta na LASNEX wykazała perspektywę spektakularnego zwrotu energii 1000-krotności energii zużytej. Obiekt o mocy 60 MA przyniósłby 100-krotny plon. Obecnie dostępny obiekt w Sandia, maszyna Z, jest zdolny do 27 mA i może być w stanie wyprodukować nieco więcej niż próg rentowności, pomagając jednocześnie w walidacji symulacji komputerowych. Maszyna Z przeprowadziła eksperymenty MagLIF w listopadzie 2013 r. z myślą o eksperymentach na próg rentowności przy użyciu paliwa DT w 2018 r.
Sandia Labs planowało przystąpić do eksperymentów zapłonowych po ustaleniu, co następuje:
- Aby wkładka nie rozpadła się zbyt szybko pod wpływem intensywnej energii. Zostało to najwyraźniej potwierdzone przez ostatnie eksperymenty. Ta przeszkoda była największym problemem dotyczącym MagLIF po jego początkowej propozycji.
- To podgrzewanie laserowe jest w stanie prawidłowo podgrzać paliwo – co potwierdzają eksperymenty rozpoczęte w grudniu 2012 roku.
- To, że pola magnetyczne generowane przez parę cewek powyżej i poniżej hohlraum mogą służyć do zatrzymywania podgrzanego paliwa fuzyjnego i co ważne hamować przewodnictwo cieplne bez powodowania przedwczesnego wyboczenia celu. — do potwierdzenia eksperymentami rozpoczynającymi się w grudniu 2012 r.
W następstwie tych eksperymentów w listopadzie 2013 r. rozpoczęto zintegrowany test. Test dał około 10 10 neutronów wysokoenergetycznych.
Od listopada 2013 roku obiekt w Sandia labs posiadał następujące możliwości:
- Pole magnetyczne 10 tesli
- laser 2 kJ
- 16 MA
- paliwo DD
W 2014 roku w teście uzyskano do 2×10 12 neutronów DD w następujących warunkach:
- Pole magnetyczne 10 tesli
- laser 2,5 kJ
- 19 MA
- paliwo DD
Eksperymenty mające na celu osiągnięcie rentowności energii z paliwem DT miały się odbyć w 2018 roku.
Aby osiągnąć rentowność naukową, obiekt przechodzi 5-letnią modernizację do:
- 30 tesli
- laser 8 kJ
- 27 MA
- Obsługa paliwa DT
W 2019 roku, po napotkaniu znacznych problemów związanych z mieszaniem się folii implodującej z paliwem i niestabilnością śrubową plazmy, testy dały do 3,2×10 12 neutronów w następujących warunkach:
- laser 1,2 kJ
- 18 lat
W 2020 r. „uśredniona temperatura spalania jonów podwoiła się do 3,1 keV, a wydajność pierwotnych neutronów deuterowo-deuterowych wzrosła o ponad rząd wielkości do 1,1 × 10^13 (odpowiednik 2 kJ deuteru i trytu) poprzez równoczesny wzrost zastosowane pole magnetyczne (od 10,4 do 15,9 T), energia wstępnego podgrzewania lasera (od 0,46 do 1,2 kJ) i sprzężenie prądowe (od 16 do 20 MA).”