Un grupo internacional conjunto de investigación dirigido por la Universidad de Osaka demostró que era posible calentar plasma de manera eficiente al enfocar un haz de electrones relativista REB acelerado por un láser de pulso corto de alta intensidad con la aplicación de un campo magnético de 600 teslas T, aproximadamente 600 veces mayor que la energía magnética de un imán de neodimio el imán permanente más fuerte. Sus resultados de investigación fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .
Si la materia se puede calentar a temperaturas de decenas de millones de grados usando REB acelerado a casi la velocidad de la luz irradiando plasma con láseres de alta intensidad, será posible encender reacciones de fusión nuclear controladas.
En el esquema de encendido central, un esquema predominante para la fusión por confinamiento inercial ICF, tiene el problema de la extinción del encendido, que es causada por la chispa caliente que se mezcla con el combustible frío circundante. Por otro lado, en el esquema de encendido rápidocalentamiento isocrórico rápido, se calienta una porción de combustible a baja temperatura, y luego la región calentada se convierte en la chispa caliente para activar el encendido antes de que ocurra dicha mezcla. Por lo tanto, el esquema de encendido rápido ha llamado la atención como un esquema alternativo.
En el esquema de encendido rápido, primero, el combustible de fusión se comprime a una alta densidad usando rayos láser de nanosegundos. Luego, un láser de picosegundo de alta intensidad calienta rápidamente el combustible comprimido, haciendo que la región calentada sea una chispa caliente para activar la ignición. Fusión nuclearlibera una gran cantidad de energía al quemar la mayoría del combustible.
El REB, que es generado por un láser de pulso corto de alta intensidad y acelerado a casi la velocidad de la luz, viaja a través del plasma de combustible de fusión nuclear de alta densidad y deposita una porción de energía cinética en el núcleo, haciendo que la región se calientela chispa caliente para activar el encendido. Sin embargo, REB acelerado por láser de alta intensidad tiene un gran ángulo de divergencia típicamente 100 grados, por lo que solo una pequeña porción del REB choca con el núcleo.
Un campo magnético a nivel de kilo-tesla es necesario para guiar electrones de alta energía a la velocidad de la luz, por lo que los investigadores emplearon campos magnéticos de varios cientos de tesla. Debido a que los electrones, que están cargados y tienen una masa pequeña, se mueven fácilmenteuna línea de campo magnético, guiaron el REB de alta energía de 1MeV a lo largo de las líneas de campo magnético hasta el núcleo el combustible de fusión de 100 micras o menos, logrando un calentamiento eficiente del plasma de alta densidad. Llamaron al esquema "calentamiento isocrórico rápido magnetizado"
En este estudio, el acoplamiento de energía láser a núcleo alcanzó un máximo del 8 por ciento. El acoplamiento de energía láser a núcleo, es decir, la tasa de deposición de energía de REB, depende de la densidad del plasma a calentar.Cálculo basado en las condiciones de formación de chispas de ignición, la tasa de deposición de energía de REB obtenida en este estudio es varias veces mayor que la obtenida por el esquema de ignición central. Por lo tanto, los investigadores concluyen que el calentamiento isocrórico rápido magnetizado es muy eficiente y útil para eldesarrollo de energía de fusión láser.
El autor principal, Shinsuke Fujioka, dice: "Hemos progresado hacia la realización de la energía de fusión láser en cooperación con investigadores nacionales y extranjeros en el marco del Proyecto de uso conjunto / Centro de investigación. Nuestros resultados de investigación se aplicarán a estudios sobre la reproducción denúcleo de una estrella en la simulación de laboratorio y la creación de nueva materia en entornos extremos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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