A SLAC Nemzeti Gyorsító Laboratórium élen jár a fúziós kutatásokban, innovatív technológiák révén próbálva megoldani a fúzió mint életképes energiaforrás kihívásait. A tudósok elméjét azóta foglalkoztatja a fúzió lehetősége, mióta felfedezték, hogy a Nap energiát termel, amikor könnyű atomokat olvaszt össze.
A fúziós kutatások évtizedei óta, amelyek az 1950-es évekig nyúlnak vissza, 2022 decemberében történt egy áttörés: a Nemzeti Gyújtólétesítmény (NIF) lézerkísérlete lett az első laboratóriumi fúziós esemény, amely több energiát szabadított fel, mint amennyit az elindításához felhasználtak. Ez a mérföldkő jelentős magánbefektetéseket vonzott a fúziós energiába, de még sok kihívás áll előttünk, mielőtt a fúzió valódi energiaforrássá válhat.
Fúziós kutatás és innovációk
A SLAC Hőenergia Sűrűség Tudományi (HEDS) részlege az akadémiai és nemzeti laboratóriumi partnerekkel együtt dolgozik az inerciális fúziós energia (IFE) előmozdításán. Az SLAC egyedi képességeit kihasználva, a HEDS részleg célja, hogy globális energia megoldásokat fejlesszen ki.
A SLAC története a tudományos innovációk terén 1962-ben kezdődött, amikor megalapították a Stanfordi Lineáris Gyorsítót, amely akkor a legnagyobb civil építkezés volt az Egyesült Államokban. Azóta a laboratórium három Nobel-díjat is nyert részecskefizikából.
Új diagnosztikai módszerek a fúziós tudományban
A fúziós kutatás kritikus szempontja a magas nyomású és hőmérsékletű állapotok közvetlen vizsgálata. Az X-ray diagnosztika elengedhetetlen betekintést nyújt ezekbe az állapotokba:
- X-ray diffrakció: Az atomos szintű szerkezeti változások rögzítése lehetővé teszi, hogy lássuk, hogyan rendeződnek át az atomok anyagokban extrém kompresszió alatt.
- X-ray szórás: Ez a technika részletesebb képet ad a magas hőmérsékletű állapotok kölcsönhatásairól.
- X-ray képalkotás: Az LCLS nanométeres térbeli felbontása lehetővé teszi a lézer által vezérelt minták ultraf gyors képalkotását.
A fúziós tudomány jövője a SLAC-nál
Az LCLS-II bevezetésével a SLAC célja, hogy tovább bővítse a fúziós kutatás határait. Ez a jelentős fejlesztés egy szupervezető gyorsítót tartalmaz, amely másodpercenként millió X-ray impulzust képes előállítani.
Az új diagnosztikai rendszerek és kísérleti előrelépések segítenek a következő generációs fúziós célok és plazma diagnosztikák fejlesztésében, így növelve a lézervezérelt sugárforrások hatékonyságát.
A fúziós energia jövője érdekében a SLAC szoros együttműködésben dolgozik tudósokkal, hogy finomítsák a fúziós dinamikai modelleket. A kísérleti adatok és a szimulációk összehasonlítása segíti a megértés hiányosságainak feltárását.
Érdekesség: A fúziós energia akár 4 millió alkalommal is több energiát termel, mint a hagyományos fosszilis energiahordozók, így óriási potenciál rejlik a jövő fenntartható energiaforrásaiban.
Források: SLAC National Accelerator Laboratory, National Ignition Facility, tudományos publikációk.
