Fig.1 Schematisk bild av snabb tändning av laserfusion med relativistiska effekter av ultraintensivt laserljus
Ett team av forskare vid Osaka University har undersökt en ny metod för att generera kärnkraft, visar att den relativistiska effekten av ultraintensivt laserljus förbättrar nuvarande metoder för "snabb tändning" inom laser-fusionsforskning för att värma bränslet tillräckligt länge för att generera elektrisk kraft. Dessa fynd kan ge en gnista för laserfusion, inleder en ny era av kolfri energiproduktion.
Nuvarande kärnkraft använder klyvning av tunga isotoper, såsom uran, i lättare element för att producera kraft. Än, denna klyvningskraft har stora bekymmer, t.ex. bortskaffande av använt bränsle och risken för nedbrytning. Ett lovande alternativ till klyvning är kärnfusion. Som alla stjärnor, vår sol drivs av sammansmältning av lätta isotoper, särskilt väte, i tyngre element. Fusion har många fördelar jämfört med klyvning, inklusive bristen på farligt avfall eller risken för okontrollerade kärnreaktioner.
Dock, att få mer energi ur en fusionsreaktion än vad som satts i den har förblivit ett svårfångat mål. Detta beror på att vätekärnor starkt stöter bort varandra, och fusion kräver extrema värme- och tryckförhållanden - som de som finns i solens inre, till exempel - att pressa ihop dem. En metod, som kallas "tröghetsbegränsning" använder extremt högenergilaserpulser för att värma och komprimera en bränslepellett innan den får chansen att sprängas sönder. Tyvärr, denna teknik kräver extremt exakt kontroll av laserns energi så att kompressionschockvågorna alla anländer till mitten samtidigt.
Fig.2 Schematiskt scenario för snabb tändning. Upphovsman:Osaka University
Nu, ett team som leds av Osaka University har utvecklat en modifierad metod för tröghetsbegränsning som kan utföras mer konsekvent med ett andra laserskott. I "super-penetration" snabb tändning, den direkt bestrålade andra lasern producerar snabbt rörliga elektroner i tät plasma som värmer kärnan under kompression för att utlösa fusion. "Genom att använda det relativistiska beteendet hos högintensitetslasern, energin kan levereras på ett tillförlitligt sätt till bränsle i den imploderade plasman för att tända tändningen, "säger författaren Tao Gong.
Bränslet för denna metod, som vanligtvis är en blandning av väteisotoperna deuterium och tritium, är lättare att få fram än uran, och blir ofarligt helium efter fusion. "Detta resultat är ett viktigt steg mot förverkligandet av laserfusionsenergi, liksom för andra tillämpningar av fysik med hög energitäthet, inklusive medicinsk behandling, "förklarar seniorförfattaren Kazuo Tanaka.
