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.