Піроелектричний синтезПіроелектричний термоядерний синтез відноситься до методів використання піроелектричних кристалів для генерації електростатичних полів високої сили для прискорення іонів дейтерію (тритій також може бути колись використаний) у металогідридну мішень, яка також містить дейтерій (або тритій) з достатньою кінетичною енергією, щоб змусити ці іони піддатися ядерному синтезу. Про це повідомила в квітні 2005 року команда з UCLA. Вчені використовували піроелектричний кристал, нагрітий від −34 до 7 °C (від −29 до 45 °F), у поєднанні з вольфрамовою голкою для створення електричного поля близько 25 гігавольт на метр для іонізації та прискорення ядер дейтерію до мішені з дейтериду ербію. Хоча енергія іонів дейтерію, утворених кристалом, безпосередньо не вимірювалася, автори використовували 100 кеВ (температура близько 109 K) в якості оцінки при їх моделюванні.[1] На цих рівнях енергії два ядра дейтерію можуть злитися, утворюючи ядро гелію-3, нейтрон з енергією 2,45 МеВ і гальмівне випромінювання. Хоча це корисний генератор нейтронів, апарат не призначений для виробництва електроенергії, оскільки він потребує набагато більше енергії, ніж виробляє.[2][3][4][5] ІсторіяПроцес прискорення легких іонів за допомогою електростатичних полів та іонів дейтерію для отримання синтезу у твердих дейтерованих мішенях був вперше продемонстрований Кокрофтом і Уолтоном у 1932 році (див. Генератор Кокрофта–Уолтона). Цей процес використовується в мініатюрних версіях їх оригінального прискорювача у вигляді невеликих герметичних трубкових генераторів нейтронів[en] для розвідки нафти. Процес утворення піроелектрики відомий з давніх часів.[6] Перше використання піроелектричного поля для прискорення дейтронів відбулося в експерименті 1997 року, проведеному Дугар Жабон В. Д., Федорович Г. В., Самсоненко Н. В.[7] Ця група була першою, хто використав піроелектричний кристал танталату літію[en] в експериментах з термоядерного синтезу. Нова ідея піроелектричного підходу до термоядерного синтезу полягає в застосуванні піроелектричного ефекту для створення прискорювальних електричних полів. Це робиться шляхом нагрівання кристала від −34 °C до +7 °C протягом кількох хвилин. Термоядерний синтез D-D за допомогою піроелектричних кристалів був запропонований Наранджо та Путтерманом[en] у 2002 році[8]. Його також обговорювали Браунрідж і Шафрот у 2004 році[8]. Можливість використання піроелектричних кристалів у пристрої виробництва нейтронів (шляхом термоядерного синтезу D-D) запропонували в доповіді на конференції Геутера та Данона в 2004 році[9], а пізніше в публікації, в якій обговорювалося прискорення електронів та іонів піроелектричними кристалами.[10] Жоден із цих пізніших авторів не мав попередньої інформації про попередні експериментальні роботи 1997 року, проведені Дугаром Джейбоном, Федоровичем і Самсоненком, які помилково вважали, що синтез відбувся всередині кристалів.[7] Ключовий інгредієнт використання вольфрамової голки для отримання достатнього струму іонного пучка для використання з піроелектричним кристалічним джерелом живлення вперше продемонстровано в статті Nature 2005 року, хоча в ширшому контексті наконечники з вольфрамовими емітерами використовувалися як джерела іонів в інших застосуваннях для багатьох років. У 2010 році виявлено, що наконечники з вольфрамового емітера не потрібні для збільшення потенціалу прискорення піроелектричних кристалів; потенціал прискорення може дозволити позитивним іонам досягти кінетичної енергії від 300 до 310 кеВ.[11] 2005—2009 рокиУ квітні 2005 року команда UCLA на чолі з професором хімії Джеймсом К. Гімзевським[en][12] і професором фізики Сетом Путтерманом використала вольфрамовий зонд, прикріплений до піроелектричного кристала, щоб збільшити напруженість електричного поля.[13] Брайан Наранджо, аспірант, який працював під керівництвом Путтермана, провів експеримент, демонструючи використання піроелектричного джерела енергії для отримання синтезу на лабораторному настільному пристрої.[14] У пристрої використовувався піроелектричний кристал танталат літію (LiTaO3) для іонізації атомів дейтерію та прискорення дейтронів до нерухомої мішені з дідейтериду ербію (ErD2). За секунду відбувалося близько 1000 реакцій термоядерного синтезу, кожна з яких призводила до утворення ядра гелію-3 з енергією 820 кеВ і нейтрона з енергією 2,45 МеВ. Команда передбачає застосування пристрою як генератора нейтронів або, можливо, в мікрорушійних установках для космічного руху. Команда з Політехнічного інституту Ренсселера під керівництвом Ярона Данона та його аспіранта Джеффрі Геутера вдосконалила експерименти Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі за допомогою пристрою з двома піроелектричними кристалами, здатного працювати при некріогенних температурах.[15][16] Піроелектричний термоядерний синтез був ажіотажно висвітлений у ЗМІ[17], які не звернули уваги на роботи Дугара Джейбона, Федоровича та Самсоненка.[7] Піроелектричний синтез не пов'язаний з попередніми твердженнями про реакції термоядерного синтезу, які спостерігалися під час експериментів із сонолюмінесценції (бульбашкового синтезу[en]), проведених під керівництвом Русі Талеярхана[en] з Університету Пердью .[18] Наранджо з команди Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі був одним із головних критиків цих попередніх заяв про перспективний термоядерний синтез від Талеярхана.[19] 2010–дотеперПро перші успішні результати піроелектричного термоядерного синтезу з використанням тритієвої мішені повідомили в 2010 році[20] Путтерман і Наранхо працювали з Т. Венхаусом з Лос-Аламоської національної лабораторії, щоб виміряти нейтронний сигнал 14,1 МеВ, який значно перевищує фон. Див. такожПримітки
Посилання
|
||||||||||
Portal di Ensiklopedia Dunia
