Прискорювач Z-machine буде використовувати тритій як термоядерне паливо

Прискорювач Z-machine

Тритій – це ізотоп водню з двома нейтронами в його ядрі. І незабаром фахівці лабораторії Сандіа планують “зарядити” прискорювач Z-machine сумішшю дейтерію і тритію.

Фахівці Національної лабораторії Санддіа (Sandia National Laboratories) вже досить довго працюють в напрямку використання реакцій термоядерного синтезу для отримання енергії. І незабаром в їх розпорядженні буде знаходитись енергетичний прискорювач Z-machine який буде використовувати в якості термоядерного палива тритій, найважчий з трьох ізотопів водню. Згідно з розрахунками, використання тритію дозволить домогтися 500-кратного збільшення енергетичного виходу реакцій термоядерного синтезу, що має забезпечити цим реакцій самопідтримуючий характер. Однак використання тритію є справою складною і небезпечною.

Прискорювач Z-machine вже кілька десятиліть використовується для створення реакцій термоядерного синтезу в лабораторних умовах. По суті цей прискорювач є генератором потужного імпульсу, що складається з кільця величезних електричних конденсаторів, накопичена в яких енергія подається в центральну вакуумну камеру за допомогою надзвичайно товстих кабелів.

Енергія, що подається в камеру прискорювача Z-machine під час одного імпульсу, в 1000 разів перевищує енергію блискавки, а тривалість цього імпульсу в 20 тисяч разів коротше, ніж тривалість грозового розряду. Вся ця енергія підводиться на “мішень”, виготовлену з сотень найтонших вольфрамових дротів. Під впливом підведеної енергії ці вольфрамові волоски моментально випаровуються і перетворюються в високотемпературну плазму, виробляючи сплеск рентгенівського випромінювання. Енергія цього сплеску дорівнює двом мільйонам джоулів і її досить для того, щоб підняти температуру в активній зоні камери прискорювача до 1.8 мільйонів градусів Цельсія.

До останнього часу вся енергія прискорювача Z-machine фокусувалася на мішені з дейтерію, який є ізотопом водню, ядро якого містить один нейтрон. Тритій – це ізотоп водню з двома нейтронами в його ядрі. І незабаром фахівці лабораторії Сандіа планують “зарядити” прискорювач Z-machine сумішшю дейтерію і тритію в співвідношенні 50/50. В результаті цього буде отримано в 80 разів більше вільних нейтронів, а кількість енергії на виході реакції збільшиться в 500 разів.

Прискорювач Z-machine

Однак тритій є нестабільним радіоактивним ізотопом з періодом напіврозпаду трохи більше 12 років. Тому робота з ним повинна вестися з особливою ретельністю і з дотриманням належних запобіжних заходів. Оскільки тритій є настільки ж летючим, як і водень, він легко зможе проникнути туди, куди не треба, наприклад, в воду системи охолодження прискорювача. Однак, багатий досвід роботи з плутонієм допоможе фахівцям лабораторії провести досліди з тритієм на найвищому рівні безпеки.

Перші експерименти з тритієм проводитимуться протягом всього одного дня, але цього дня буде передувати тривалий підготовчий і тестовий період. Протягом цього періоду буде проведена перевірка додаткового обладнання, призначеного для очищення камери від тритію після кожного “пострілу” прискорювача Z-machine. Таке очищення необхідна в цілях безпеки, по-перше, і для забезпечення точних вимірів параметрів відбулися реакцій термоядерного синтезу, по-друге.

І на завершення слід зазначити, що не варто сильно хвилюватися про те, що на прискорювачі Z-machine в силу некерованого характеру реакцій термоядерного синтезу зможе відбутися катастрофа. Спочатку в прискорювач буде вводитися паливна суміш з малою кількістю тритію, яка буде збільшуватися з кожним наступним запуском. І, якщо все піде згідно планам, то до суміші зі співвідношенням дейтерію до тритію 50 на 50 вчені доберуться лише через три роки після початку перших експериментів.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*