Физики провели термоядерные реакции без нейтронного излучения

Экспериментальная установка
Экспериментальная установка

Группа французских и американских исследователей смогла зажечь термоядерную реакцию без появления нейтронного излучения. Для этого ученые использовали импульсные лазеры и мишень из бора, в которую врезались выбитые лазерным лучом протоны. О деталях эксперимента и возможных преимуществах перед традиционно используемой в термоядерных исследованиях дейтерий-тритиевой плазмой сообщается в статье физиков в журнале Nature Communications.

Специалисты из лаборатории практических исследований лазеров высокой интенсивности LULI (Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses) использовали мишень из бора с естественным соотношением изотопов: двадцать процентов бора-10 и 80 процентов бора-11. На эту мишень под углом в 45 градусов направляли импульс красного лазера продолжительностью около полутора наносекунд. Благодаря системе фокусировки луч сжимался до одной десятой миллиметра и превращал поверхность мишени в состоящую из ионов бора плазму.

Затем, через еще одну наносекунду, с другой стороны в сторону мишени выстреливали импульсом другого лазера, дававшего вспышку красного цвета продолжительностью всего одна пикосекунда (10-12 секунды). Этот второй импульс попадал в установленную перед мишенью полоску алюминиевой фольги, из которой выбивался пучок протонов: именно эти частицы врезались в облако борной плазмы и вступали в термоядерную реакцию.

Важной особенностью реакции протонов с бором-11 было то, что на выходе получались возбужденные ядра бериллия-8 и одна альфа-частица (ядро атома гелия): 11B + p = 8Be* + 4He. Затем бериллий-8 разваливался еще на две альфа-частицы, причем суммарная энергия трех получающихся ядер гелия была больше суммарной энергии исходного протона и ядра атома бора. Альфа-частицы такой энергии поглощаются алюминиевой фольгой (и ученые использовали фольгу для проверки детекторов: закрыв приборы, они перестали регистрировать частицы), в то время как наиболее активно исследуемые реакции дейтерия с тритием дают на выходе плохо поглощаемые нейтроны.

Теоретически, бор-протонная реакция могла бы иметь перед дейтерий-тритиевой целый ряд преимуществ. Прежде всего, альфа-излучение не надо специально экранировать: поскольку его задерживает фольга, металлический корпус вакуумной камеры установки даст защиту даже больше той, которая необходима. Кроме того, тритий радиоактивен, его надо специально синтезировать (стоимость достигает тысяч долларов за грамм), а бора на Земле довольно много.

Сами ученые утверждают, что в ближайшее время говорить о развитии бор-протонной термоядерной энергетики не приходится, несмотря на то, что им удалось на несколько порядков повысить интенсивность реакций по сравнению с предыдущими опытами других групп. По словам исследователей, первоочередное значение их работа имеет для моделирования процессов внутри звезд в земных лабораториях. Но в то же время независимый эксперт, мнение которого приводит Nature News, французский физик Жерар Мору, считает необходимым подождать появления более эффективных и компактных лазеров. По его словам, использованный учеными метод выгодно отличается своей простотой. Он требует точной синхронизации двух лазеров с разной продолжительностью импульса (отклонение от интервала в несколько десятых наносекунды резко снижает интенсивность реакции), но зато не требует сложнейших установок вроде той, которая была построена в Национальном центре лазерных термоядерных реакции (National Ignition Facility) в США.

Физики NIF намеревались при помощи сверхмощных импульсных лазеров запустить в дейтерий-тритиевой смеси термоядерную реакцию с выделением энергии в большем количестве, чем потребляется самими лазерами. Эта цель, несмотря на оптимистичные прогнозы, так и не была достигнута и сейчас работа NIF приостановлена.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:01 27 марта 2017
Замороженная стволовая клетка человека

Внутренние бомбы

Как клеточный суицид помогает против рака и старости
Два года для развода
Сколько времени понадобится Британии, чтобы выйти из ЕС
FILE - In this Saturday, June 4, 2011 file photo made by Associated Press photographer Anja Niedringhaus, injured U.S.Marine Cpl. Burness Britt reacts after being lifted onto a medevac helicopter from the U.S. Army's Task Force Lift "Dust Off," Charlie Company 1-214 Aviation Regiment. Location:
Sangin, AfghanistanПадение Сангинграда
Десятилетнее сражение за столицу наркоторговли завершилось победой «Талибана»
Больно, но полезно
Китай готовится к реформе госкорпораций, чреватой социальным взрывом
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Displaced people from the minority Yazidi sect, fleeing violence from forces loyal to the Islamic State in Sinjar town, walk towards the Syrian border, on the outskirts of Sinjar mountain, near the Syrian border town of Elierbeh of Al-Hasakah Governorate August 11, 2014. Islamic State militants have killed at least 500 members of Iraq's Yazidi ethnic minority during their offensive in the north, Iraq's human rights minister told Reuters on Sunday. The Islamic State, which has declared a caliphate in parts of Iraq and Syria, has prompted tens of thousands of Yazidis and Christians to flee for their lives during their push to within a 30-minute drive of the Kurdish regional capital Arbil. Picture taken August 11, 2014. REUTERS/Rodi Said (IRAQ - Tags: POLITICS CIVIL UNREST TPX IMAGES OF THE DAY) FOR BEST QUALITY IMAGE ALSO SEE: GM1EA8M1B4V01Дважды отверженные
Почему от женщин, вырвавшихся из плена боевиков, отворачивается общество
Фарту масти
Как простые русские парни становятся легендами киберспорта
Замороженная стволовая клетка человека Внутренние бомбы
Как клеточный суицид помогает против рака и старости
Красный — новый черный
Зачем люди скупают допотопные компьютеры и свитеры Apple
Первый тест премиального «корейца» Genesis
Смог ли обновленный Genesis G80 догнать «немецкую тройку»? Спойлер: нет
Тест: когда появились «поворотники» и ночное видение?
Непроходимый тест на знание истории… автомобиля!
Место, где живут мозги
Как выглядят штаб-квартиры известнейших автомобильных компаний
Невспаханная «Нива»
12 модификаций легендарного внедорожника, о которых вы не знали
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше