Fuzja laserowa z nowym rekordem. Naukowcy coraz lepiej poznają reakcje termojądrowe

Naukowcy związani z Departamentem Energii Stanów Zjednoczonych wygenerowali ponad 10 biliardów watów energii termojądrowej. Artykuł w tej sprawie, dostępny w Nature, sugeruje, że energia ta była obecna przez zaledwie ułamek sekundy, ale nie to jest najważniejsze w całej sprawie.

Główną rolę w tym osiągnięciu odegrało urządzenie zwane National Ignition Facility, które jest w stanie prowadzić reakcję fuzji jądrowej. Instrument ten znajduje się na terenie Lawrence Livermore National Laboratory i został zaprojektowany z myślą o prowadzeniu badań związanych z produkcją broni termojądrowej. Do zmiany doszło jednak w 1992 roku, kiedy to w życie wszedł zakaz przeprowadzania podziemnych prób jądrowych.

Czytaj też: Zaobserwowano nowy rodzaj supernowej. Powstała za sprawą fuzji dwóch obiektów

Wtedy też NIF stał się częścią Stockpile Stewardship Program, w ramach którego testuje się niezawodność broni jądrowej bez wywoływania detonacji. Przełom, o którym wspominaliśmy we wstępie, był możliwy właśnie dzięki tym zmianom. Rekordowy wynik był następstwem między innymi zwiększenia precyzji lasera czy też opracowania nowych technik diagnostycznych.

W obrębie NIF znajduje się układ optyczny i lustra wzmacniające i rozdzielające początkowy strumień fotonów na 192 ultrafioletowe wiązki laserowe. Te zostają następnie skupione na celu mającym od kilku do kilkunastu milimetrów średnicy, trafiając go z energią wynoszącą około 1,9 megadżula w czasie krótszym niż 4 miliardowe części sekundy.

Fuzja laserowa budzi zainteresowanie naukowców już od wielu lat

Prowadzi to do generowania temperatur i ciśnienia spotykanego jedynie w gwiazdach i bombach termojądrowych. Wtedy też cylinder zawierający deuter i tryt zapada się, a izotopy wodoru w jego jądrze rozgrzewają się, łączą i wytwarzają jądra helu, neutrony oraz promieniowanie elektromagnetyczne. Wstępne wyniki sugerują, że 8 sierpnia w takich warunkach udało się wygenerować rekordowe 70% mocy, niemal osiągając zapłon.

Czytaj też: Perowskit wrażliwy na neutrony jako czujnik promieniowania jądrowego

Po co w ogóle prowadzić tego typu próby? Wyniki eksperymentów mogą dostarczyć informacji na temat detonacji ładunków oraz wykazać, jak broń radzi sobie ze wzrostami promieniowania. Z drugiej strony, do głosu dochodzą też krytycy, którzy twierdzą, że dokonania z użyciem National Ignition Facility mogą prowadzić do tworzenia niepotrzebnych zapasów broni jądrowej w Stanach Zjednoczonych. Tamtejsza Narodowa Agencja Bezpieczeństwa Nuklearnego chce bowiem rozwijać tego typu technologie, zamiast korzystać z już dostępnych zapasów.

Co ciekawe, uzyskanie 10 biliardów watów energii termojądrowej było około 700-krotnie wyższą wartością niż wynosiła moc całej amerykańskiej sieci elektrycznej w danym momencie. Ostatecznym celem jest uzyskanie stabilnej fuzji jądrowej, która umożliwi wytwarzanie większej ilości energii niż zużywa się w czasie tej długotrwałej reakcji. W październiku ma dojść do pierwszego poważnego testu: sprawdzenia, czy naukowcom uda się powtórzyć sukces osiągnięty w sierpniu.