پژوهشگران آمریکایی و آلمانی با همکاری یکدیگر پروژهای برای طراحی لیزرهای پیشرفته همجوشی هستهای با قابلیت عملکرد پیوسته در نیروگاههای آینده آغاز کردهاند.
به گزارش برنا، این اقدام بر اساس موفقیتهای اخیر در زمینه اشتعال همجوشی در تاسیسات ملی اشتعال (NIF) آمریکا انجام شده است.
در این پروژه مشترک که با نام ICONIC-FL (همکاری بینالمللی برای لیزرهای نسل بعد همجوشی با کنترل لیزری) شناخته میشود هدف حل یکی از بزرگترین چالشهای همجوشی یعنی تبدیل شلیکهای آزمایشی یکباره به عملکرد مستمر و قابل اعتماد در نیروگاههاست. پژوهشگران از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) در کالیفرنیا و مؤسسه فرونهافر فناوری لیزر (Fraunhofer ILT) در آلمان با ترکیب مدلهای شبیهسازی لیزری خود تلاش میکنند تا لیزرهای پرانرژی بسازند که بتوانند همجوشی را شعلهور کرده و به طور ۲۴ ساعته و هفت روز هفته در نیروگاهها فعالیت کنند.
مهندسان این پروژه شرایط فیزیک پلاسما لازم برای گرم کردن سوخت دوتریم تریتیوم (D-T) به بیش از ۱۰۰ میلیون درجه و فشردهسازی آن در تاسیسات NIF را بررسی کردهاند. این شرایط باعث ایجاد واکنش همجوشی خودپایدار میشود که انرژی بیشتری نسبت به انرژی لیزر به سوخت آزاد میکند. با این حال یک شلیک کافی نیست و یک نیروگاه به حدود ۱۵ شلیک در ثانیه نیاز دارد.
برای دستیابی به این تکرار بالا نیاز به لیزرهای حالت جامد پمپشده با دیود (DPSSLs) با کارایی بسیار بالا وجود دارد که توانایی شلیک چندین بار در ثانیه را داشته باشند. تیم پژوهشی برای کاهش هزینههای ساخت سختافزار، ابتدا از شبیهسازیهای پیشرفته کامپیوتری استفاده کرده و مراحل تقویت انرژی لیزر را بهطور دقیق مدلسازی کرده است.
یکی از بزرگترین چالشها در این پروژه تقویتکنندههای لیزر هستند که پالس اولیه کوچک را به سطح انرژی عظیم لازم برای همجوشی میرسانند. در طول استفاده مداوم، صفحات شیشه یا کریستال این تقویتکنندهها تحت فشار و گرمای شدید قرار میگیرند که میتواند باعث کاهش کارایی یا آسیب به قطعات شود. صفحات لیزری که میتوانند تا حدود ۴۰×۴۰ سانتیمتر باشند باید با مایعات شفاف خنک شوند تا بتوانند بار حرارتی را تحمل کنند.
در پروژه ICONIC-FL دو تیم شبیهسازیهای خود را ترکیب کرده و مدلهای دقیقتر و واقعگرایانهتری ایجاد خواهند کرد. نتایج حاصل از مدلهای مختلف روی همان طراحیهای لیزری بررسی و اعتبارسنجی میشود، بدون آنکه کدها به اشتراک گذاشته شود. به گفته یوهانس ویتنبرگ، مدیر پروژه فرونهافر ILT هدف این همکاری ادغام مدلها نیست بلکه یادگیری از یکدیگر و دو بار بررسی نتایج است.
این رویکرد میتواند توسعه لیزرهای مورد نیاز برای نیروگاههای واقعی را بهطور قابل توجهی تسریع کرده و از هزینههای هنگفت ناشی از اشتباهات جلوگیری کند.
تمی ما رئیس تحقیقات همجوشی LLNL افزود: انتقال از پژوهش پایه به توسعه نیروگاه نیازمند توسعه سریع و مقاوم سیستمهای لیزری جدید است. تخصص فرونهافر ILT در مقیاس صنعتی لیزرهای پمپشده با دیود برای سرعت بخشیدن به برنامه IFE ما حیاتی است.
کنستانتین هفنر، معاون اجرایی پژوهش و انتقال فناوری در فرونهافر گفت: این دهه برای انرژی همجوشی حیاتی است و توسعه معماریهای جدید و دقیق لیزر ضروری است. برای رسیدن به پتانسیل کامل همجوشی با کنترل لیزری باید لیزرهایی با دقت بیچون و چرا طراحی کنیم.
انتهای پیام/