La fusión de inercia ( ICF ) del confinamiento del es un proceso donde las reacciones de la fusión nuclear son iniciadas calentando y comprimiendo una blanco del combustible, típicamente bajo la forma de pelotilla que contenga lo más a menudo posible una mezcla del deuterio y del tritio .

Para comprimir y calentar el combustible, la energía se entrega a la capa externa de la blanco usar vigas de gran energía de la luz laser, de los electrones o de los iones aunque por una variedad de razones, casi todos los dispositivos de ICF hasta la fecha ha utilizado los lasers. La capa externa heated estalla hacia fuera, produciendo una fuerza de reacción contra el resto de la blanco, acelerándola hacia adentro, y enviando ondas expansivas en el centro. Un sistema suficientemente de gran alcance de ondas expansivas puede comprimir y calentar el combustible en el centro tanto que ocurren las reacciones de fusión. La energía lanzada por estas reacciones entonces calentará el combustible circundante, que puede también comenzar a experimentar la fusión. La puntería de ICF es producir una condición conocida como " ignition", donde este proceso de la calefacción causa una reacción en cadena que queme partes significativas del combustible. Las pastillas de combustible típicas están sobre el tamaño de una cabeza de alfiler y contienen alrededor 10 miligramos de combustible: en la práctica, solamente una pequeña proporción de este combustible experimentará la fusión, pero si todo este combustible fuera consumido lanzaría el equivalente de energía a quemar un barril de petróleo. ¡14 J/kg, la eficacia máxima de la reacción de fusión de la combustión hidrogenada y el valor aceptado estándar de quemar un barril de petróleo de ~6 gigajoules-->

ICF es una de dos ramas importantes de investigación de la energía de la fusión, el otro ser la fusión magnética del confinamiento. Hasta la fecha la mayor parte de el trabajo en ICF se ha realizado en el Estados Unidos, y ha considerado generalmente menos esfuerzo de desarrollo que acercamientos magnéticos. Cuando primero fue propuesto, ICF aparecía ser un acercamiento práctico a la producción de la energía de fusión, pero los experimentos durante los años 70 y los años 80 demostraron que la eficacia de estos dispositivos era mucho más baja que esperada. Para mucho de los años 80 y del 90s ICF los experimentos se centraron sobre todo en la investigación de las armas nucleares . Avances más recientes sugieren que los aumentos del comandante en funcionamiento sean posibles, de nuevo haciendo ICF atractivo para la producción de energía comercial. Un número de nuevos experimentos son en curso o de planificaciones probar este nuevo " ignition" rápido; acercamiento.

Fusión básica

Las reacciones de fusión combinan átomos más ligeros, tales como hidrógeno, juntos para formar los más grandes. Las reacciones ocurren generalmente en tales temperaturas altas que los átomos han sido ionizados sus electrones pelados por el calor; así, la fusión se describe típicamente en términos de " nuclei" en vez de " atoms".

Los núcleos están positivamente - cargado, y se rechazan así debido a la fuerza electrostática . Contrariar esto es las granes fuerzas que tira de los nucleones juntos, pero solamente en las gamas muy cortas. Así un líquido de núcleos no experimentará generalmente la fusión, los núcleos debe ser forzado junto antes de que las granes fuerzas puedan tirar de ellos juntos en colecciones estables. Las reacciones de fusión en una escala útil para la producción energética requieren mismo una gran cantidad de energía al iniciado para superar la barrera supuesta del culombio o la energía de la barrera de la fusión del . Menos energía será generalmente necesaria hacer núcleos más ligeros fundirse, pues tienen menos carga y así una energía más baja de la barrera, y cuando se funden, más energía será lanzada. Pues la masa de los núcleos aumenta, hay un punto donde la reacción emite no más el &mdash de la energía neta; la energía necesaria para superar la barrera de energía es mayor que la energía lanzada en la reacción de fusión resultante.

La llave a la energía de fusión práctica es seleccionar un combustible que requiera la cantidad mínima de energía comenzar, es decir, la energía más baja de la barrera. El mejor combustible de este punto de vista es una una a una mezcla del deuterio y del tritio ; ambos son los isótopos pesados del hidrógeno. La mezcla de despegue (deuterio y tritio) tiene una barrera baja debido a su alto cociente de neutrones a los protones. La presencia de los neutrones neutrales en las ayudas de los núcleos tira de ellas juntas vía las granes fuerzas ; mientras que la presencia de positivamente - los protones cargados empujan los núcleos aparte vía las fuerzas de Coloumbic (la fuerza electromágnetica ). El tritio tiene uno de los cocientes más altos de neutrones a los protones del establo o del núclido moderado inestable -- dos neutrones y un protón. El adición de los protones o la eliminación de los neutrones aumenta la barrera de energía.

Para crear las condiciones required, el combustible se debe calentar a los diez de millones de grados, y/o comprimir a las presiones inmensas. La temperatura y la presión requeridas para cualquier combustible particular al fusible se conoce como el criterio de Lawson. Estas condiciones se han sabido desde los años 50 en que los primeros H-bombs fueron construidos.

¡Mecanismo de ICF de la acción

En un " bomb" del hidrógeno; el combustible de la fusión es comprimido y heated con una bomba de fisión separada. Una variedad de mecanismos transfieren la energía del " trigger" 'explosión de s en el combustible de la fusión. El uso de una bomba nuclear de encender una reacción de fusión hace el concepto menos que útil como fuente de energía. No sólo los disparadores serían prohibitivo costosos producir, pero hay un tamaño mínimo que tal bomba se puede construir, definido áspero por la masa crítica del combustible del plutonio usado. Parece generalmente difícil construir los dispositivos nucleares más pequeño que cerca de 1 kiloton de tamaño, que le haría un problema difícil de la ingeniería para extraer energía de las explosiones resultantes. También cuanto más pequeña una bomba termonuclear es, el " dirtier" es, es decir, el porcentaje de la energía producido en la explosión por la fusión se disminuye mientras que el por ciento producido por reacciones de la fisión tiende hacia la unidad (100%). Esto no paró esfuerzos para diseñar tal sistema sin embargo, llevando al concepto del MARCAPASOS .

Si una cierta fuente de compresión se podría encontrar, con excepción de una bomba nuclear, después del tamaño de la reacción podría ser reducido proporcionalmente. Esta idea ha estado de interés intenso a las comunidades de energía de la bomba-fabricación y de la fusión. No era hasta los años 70 que una solución potencial apareció bajo la forma de muy grande, mismo poder más elevado, los lasers de la alta energía, que entonces eran construidos para las armas y la otra investigación. La mezcla de despegue en tal sistema se conoce como blanco del, conteniendo mucho menos combustible que en un diseño de la bomba (a menudo solamente micr3ofono o los miligramos), y llevando a una fuerza explosiva mucho más pequeña.

Los sistemas de ICF utilizan generalmente un solo laser, el conductor del, cuya viga se divide en un número de vigas que se amplifiquen posteriormente individualmente por las épocas un trillón o más. Éstos son enviados en el compartimiento de la reacción (llamado un compartimiento de la blanco) por un número de espejos, colocados para iluminar la blanco uniformemente sobre su superficie entera. El calor aplicado por el conductor hace la capa externa de la blanco estallar, apenas como lo hacen las capas externas del cilindro del combustible de un H-bomb cuando son iluminadas por las radiografías del dispositivo nuclear.

El material que estalla de la superficie hace el material restante en el interior ser conducido hacia adentro con la gran fuerza, derrumbándose eventual en una bola cercano-esférica minúscula. En dispositivos modernos de ICF la densidad de la mezcla resultante del combustible es tanto como cientos veces la densidad del plomo, alrededor de 1000  g/cm ³. Esta densidad no es arriba bastante crear ningún índice útil de fusión en sus los propios. Sin embargo, durante el derrumbamiento del combustible, las ondas expansivas también forman y viajan en el centro del combustible en la velocidad. Cuando resuelven sus contrapartes que se mueven adentro desde los otros lados del combustible en el centro, la densidad de ese punto es mucho más futura levantado.

Dado las condiciones correctas, la tarifa de la fusión en la región comprimida alto por la onda expansiva puede emitir cantidades significativas de las partículas alfa alto enérgio. Debido a la alta densidad del combustible circundante, mueven solamente una distancia corta antes de ser " thermalized", perdiendo su energía al combustible como calor. Esta energía adicional causará reacciones de fusión adicionales en el combustible heated, emitiendo partículas más de gran energía. Este proceso se separa hacia fuera del centro, llevando a una clase de quemadura independiente económicamente conocida como ignición del .

Ediciones con el logro acertado de ICF

Los problemas primarios con el aumento del funcionamiento de ICF puesto que los experimentos tempranos en los años 70 han estado de distribución de energía a la blanco, controlando la simetría del combustible imploding, previniendo la calefacción prematura del combustible (antes de que se alcanza la densidad máxima), previniendo la mezcla prematura del combustible caliente y fresco por inestabilidades hidrodinámicas y de la formación de una convergencia “apretada” de la onda de choque en el centro comprimido del combustible.

Para centrarse la onda expansiva en el centro de la blanco, la blanco se debe hacer con la esfericidad de la precisión extremadamente alta y con aberraciones no más que algunos micrómetros sobre su superficie (interno y externo). Asimismo el apuntar de los rayos laser debe ser extremadamente exacto y las vigas deben llegar al mismo tiempo todos los puntos en la blanco. La sincronización de la viga es una edición relativamente simple sin embargo y es solucionada usando las líneas de retardo en la trayectoria óptica de las vigas para alcanzar niveles del picosegundo de exactitud de la sincronización. El otro problema grave que plaga el logro de la alta simetría y las temperaturas altas/las densidades de la blanco imploding son " supuesto; viga-beam" anisotropía del desequilibrio y de la viga. Estos problemas son, respectivamente, donde la energía entregada por una viga puede ser más alta o bajar que otras vigas que afectan a la blanco y de " spots" caliente; a un diámetro de la viga que golpea una blanco que induce la compresión desigual en la superficie de la blanco, de tal modo formando las inestabilidades de Rayleigh-Taylor en el combustible, prematuramente mezclándolo y reduciendo eficacia de la calefacción a la hora de la compresión máxima.

Todos estos problemas han sido atenuados substancialmente a los diversos grados en las últimas dos décadas de investigación usando técnicas de la varia viga y diagnósticos de la energía de la viga que alisaban a la viga de balance para emitir energía aunque la inestabilidad del RT sigue siendo un tema importante. El diseño de la blanco también ha mejorado enormemente durante los años. Las blancos criogénicas del hielo del hidrógeno moderno tienden a congelar una capa delgada del deuterio apenas en el interior de una esfera plástica mientras que la irradian con un laser del IR de las energías bajas para alisar su superficie interna mientras que la supervisión de ella con un microscopio equipó la cámara, de tal modo permitiendo que la capa sea supervisada de cerca asegurando su " smoothness". Las blancos criogénicas llenadas de una mezcla del tritio (despegue) del deuterio son " uno mismo-smoothing" debido a la pequeña cantidad de calor creada por el decaimiento del isótopo radiactivo del tritio. Esto se refiere a menudo como " beta - layering".

Ciertas blancos son rodeadas por un pequeño cilindro que sea irradiado por los rayos laser en vez de la blanco sí mismo, un acercamiento del metal conocido como " " indirecto de la impulsión del ;. En este acercamiento los lasers se centran en el lado interno del cilindro, calentándolo a un plasma del superhot que irradie sobre todo en radiografíe que las radiografías de esta plasma entonces son absorbidas por la superficie de la blanco, imploding la de la misma forma que si había sido golpeada con los lasers directo. La absorción de radiografías termales por la blanco es más eficiente que la absorción directa de la luz laser, al menos esta Hohlraum s del o " chambers" ardiente; también tomar la considerable energía para calentar en sus los propios que reducen así perceptiblemente la eficacia total de la transferencia de energía de la laser-a-blanco, ellos son así una característica discutida incluso hoy; el " igualmente numeroso; el dirigir-conduce el " de ; el diseño no los utiliza. Lo más a menudo posible, las blancos indirectas del hohlraum de la impulsión se utilizan para simular las pruebas termonucleares de las armas debido al hecho de que el combustible de la fusión en ellas también imploded principalmente por la radiación de X-ray.

Se están explorando una variedad de conductores de ICF. Los lasers han mejorado dramáticamente desde los años 70, escalando para arriba en energía y energía de algunos julios y de kilovatios a los megajoules (véase el laser NIF ) y de centenares de terawatts, usando la luz doblada o triplicada sobre todo de la frecuencia de los amplificadores de cristal del neodimio .

Los haces iónicos pesados son particularmente interesantes para la generación comercial, pues son fáciles de crear, de controlar, y foco. En la desventaja, es muy difícil alcanzar las densidades de energía muy alta requeridas para implode una blanco eficientemente, y la mayoría de los sistemas del haz iónico requieren el uso de un hohlraum que rodea la blanco para allanar la irradiación, reduciendo la eficacia total del acoplador energía de s de la viga ion del 'a el de la blanco imploding más lejos.

Breve historia de ICF

cronología de la fusión nuclear

El primer " laser-conducido; ICF" los experimentos (sin embargo en realidad, éstos eran solamente experimentos de intensidad alta de la interacción del plasma del laser-hidrógeno) fueron realizados usar los lasers de rubíes pronto después de que éstos fueran inventados en los años 60. Fue observado que la energía disponible de estos dispositivos era lejos demasiado baja ser verdadero útil en la realización de reacciones de fusión significativas, pero era útil en el establecimiento de las teorías preliminares que describían las interacciones de intensidad alta de la luz y del plasma. Los problemas primarios en la fabricación de un dispositivo práctico de ICF estarían construyendo un laser de la energía required y haciendo sus vigas uniformar bastante para derrumbarse una blanco del combustible uniformemente.

Al principio él no era obvio que la edición de energía podría ser abordada nunca, pero una nueva generación de dispositivos del laser primero inventados en el finales de los sesenta señaló a las maneras de construir los dispositivos de la energía required. El comenzar en los varios laboratorios de early-1970s comenzó experimentos con tales dispositivos, incluyendo los lasers del excímero del fluoruro del criptón en el laboratorio de investigación naval (NRL) y los lasers de estado sólido (Nd: lasers de cristal en el laboratorio nacional (LLNL) de Lorenzo Livermore. Cuál seguido era una serie de avances seguidos por los problemas aparentemente insuperables que caracterizaron la investigación de la fusión en general.

Los experimentos de la alta energía ICF (cientos julios multi por tiro y mayores experimentos) comenzaron en serio en el early-1970s, cuando los lasers de la energía y de la energía required primero fueron diseñados. Ésta era una cierta hora después de que el diseño acertado de sistemas magnéticos de la fusión del confinamiento, y alrededor de la época del diseño particularmente acertado del tokamak que fue introducido en las comienzos de los años 70. Sin embargo, la alta financiación para la investigación de la fusión estimulada por las crisis de la energía múltiples durante el mediados de a los aumentos producidos final de los 70 del rapid en funcionamiento, y los diseños de inercia pronto alcanzaban la misma clase de " debajo de breakeven" condiciones de los mejores sistemas magnéticos.

El LLNL, particularmente, muy bien fue financiado y comenzado un programa de desarrollo importante de la fusión por laser. Su operación comenzada del laser de Jano en 1974, y validado el acercamiento de usar el Nd: lasers de cristal para generar mismo los dispositivos del poder más elevado. Los problemas de concentración fueron explorados en el laser largo de la trayectoria y el laser de los Cyclops, que llevaron al laser más grande de Argus. No se pensó ningunos de éstos para ser dispositivos prácticos de ICF, pero cada uno avanzó el estado plus ultra al punto donde había una cierta confianza que el acercamiento básico era válido. Cuando fue creído que podría la fabricación de un dispositivo mucho más grande del tipo de los Cyclops ambo compresa y calentar las blancos de ICF, llevando a la ignición en el " " a corto plazo;. Esto era una idea falsa basada en la extrapolación de las producciones de la fusión vistas de los experimentos que utilizaban el " supuesto; pusher" de estallido; tipo de cápsulas del combustible. Durante el período que atravesaba los años de los últimos años 70 y de los años 80 tempranos las estimaciones para la energía de laser en blanco necesitaron alcanzar la ignición doblada casi anualmente como las varias inestabilidades del plasma y los modos de la pérdida de acoplador de la energía del laser-plasma eran entendidos gradualmente. La realización que el los diseños el estallido simples de la blanco del empujador y mero pocas intensidades (kJ) de la irradiación del laser del kilojoule nunca escalaría a la alta fusión del aumento las producciones llevadas al esfuerzo para aumentar energías de laser a los cientos niveles del kJ en el ULTRAVIOLETA y a la producción de ablator avanzado y de diseños criogénicos de la blanco del hielo de despegue.

Una de las tentativas serias y del gran escala más tempranas en un diseño del conductor de ICF era el laser, 20 un sistema dopado neodimio de Shiva del del laser del vidrio de la viga construido en el laboratorio nacional (LLNL) de Lorenzo Livermore que comenzó la operación en 1978. Shiva era un " prueba del concept" el diseño se prepuso demostrar la compresión de las cápsulas del combustible de la fusión a muchas veces la densidad líquida del hidrógeno. En esto, Shiva tuvo éxito y comprimió sus pelotillas a 100 veces la densidad líquida del deuterio. Sin embargo, debido al acoplador fuerte del laser con los electrones calientes, la calefacción prematura del plasma densa (iones) era producciones problemáticas y de la fusión era baja. Esta falta de Shiva de calentar eficientemente el plasma comprimida señaló al uso de los multiplicadores ópticos de la frecuencia como solución que triple de la frecuencia la luz infrarroja del laser en el ultravioleta en 351 nanómetro. Los esquemas nuevamente descubiertos a la luz laser de intensidad alta triple de la frecuencia descubierta en el laboratorio para la energética del laser en el an o 80 permitieron eficientemente a este método de irradiación de la blanco ser experimentados con en los 24 lasers y el laser, que de OMEGA de la viga NOVETTE fue seguido por el diseño del laser de la Nova con 10 por la energía de Shiva, el primer diseño con la meta específica de las condiciones de la ignición que alcanzaban.

La Nova también falló en su meta de alcanzar de la ignición, este vez debido a la variación severa en intensidad del laser en sus vigas (y diferencias en intensidad entre las vigas) causadas por el filamentation que dio lugar a falta de uniformidad grande en suavidad de la irradiación en la blanco y la implosión asimétrica. Las técnicas iniciadas anterior no podían abordar estas nuevas ediciones. Pero esta falta llevó otra vez a una comprensión mucho mayor del proceso de la implosión, y la manera adelante parecía clara, a saber el aumento en la uniformidad de la irradiación, la reducción de apuroses en los rayos laser con técnicas que alisaban de la viga reducir la inestabilidad de Rayleigh-Taylor que imprimía en la blanco y aumentó otra vez energía de laser en blanco en por lo menos una orden de la magnitud. La financiación para la investigación de la fusión fue obligada seriamente en los años 80, pero la Nova sin embargo recopiló con éxito bastante información para una máquina de la generación siguiente.

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El diseño resultante, ahora conocido como la facilidad nacional de la ignición, construcción comenzada en el LLNL en 1997. El objetivo principal de NIF será funcionar como el dispositivo experimental del buque insignia del programa nuclear de la administración supuesto, apoyando el papel bombmaking tradicional de LLNLs. Se prepuso original comenzar la construcción en el principio de los 90, NIF ahora se programa para los experimentos de la fusión que comenzaban en 2009 en que los lasers restantes en el arsenal de 192 vigas están instalados. En fecha el mayo de 2006, dieciséis lasers han estado instalados. Las primeras tentativas creíbles en la ignición se programan para 2010.

Un más reciente desarrollo es el concepto de " ignition" rápido;, que puede ofrecer una manera de calentar directo el combustible de alta densidad después de la compresión, así desemparejando las fases de la calefacción y de la compresión de la implosión. En este acercamiento la blanco es " primero comprimido; normally" usar un sistema del laser del conductor, y entonces cuando la implosión alcanza densidad máxima (en el punto de estancamiento o el " time" de la explosión;), un segundo pulso ultracorto que el laser ultraalto de Petawatt (picovatio) de la energía entrega un solo pulso se centró en un lado de la base, calentándolo dramáticamente y esperanzadamente comenzando la ignición de la fusión. Los dos tipos de ignición rápida son el " el plasma agujerea-through" método y el " cono-en-shell" método. En el primer método se espera que el laser del petawatt simplemente agujeree derecho a través del plasma externa de una cápsula imploding y afectar encendido y calentar la base densa, mientras que en el método de la cono-en-cáscara, la cápsula se monta en el extremo de un pequeño alto-z cono tales que la extremidad del cono proyecta en la base de la cápsula. En este segundo método, cuando la cápsula imploded, el petawatt tiene una visión clara derecho a la base de alta densidad y no hace tuvo que taladro de la energía inútil a través de un plasma de la “corona”; sin embargo, la presencia del cono afecta al proceso de la implosión de las maneras significativas que no se entienden completamente. Varios proyectos están actual en curso explorar el acercamiento rápido de la ignición, incluyendo mejoras al laser de OMEGA en la universidad de Rochester, el dispositivo GEKKO XII en Japón, y enteramente una nueva facilidad de £500m, conocida como HiPER, propuesto para la construcción en la unión europea . Si es acertado, el acercamiento rápido de la ignición podía bajar dramáticamente la cantidad total de energía necesaria para ser entregado a la blanco; considerando que NIF utiliza vigas ULTRAVIOLETA de 2  El MJ, conductor de HiPER es 200  kJ y calentador 70  los kJ, con todo los aumentos previstos de la fusión son sin embargo incluso más altos que en NIF.

Finalmente, usar un diverso acercamiento está enteramente el Z-pellizca el dispositivo de . Z-pellizcar las aplicaciones las cantidades masivas de corriente eléctrica que se cambie en una pequeña cantidad de alambres extremadamente finos. Los alambres los calientan y vaporizan llenan tan rápidamente la blanco de las radiografías, que implode la pastilla de combustible. Para dirigir las radiografías sobre la pelotilla la blanco consiste en una cápsula cilíndrica del metal con el cableado y el combustible dentro. Los desafíos a este acercamiento incluyen temperaturas de la impulsión relativamente baja, dando por resultado velocidades lentas de la implosión y crecimiento potencialmente grande de la inestabilidad, y las precalientan causado por las radiografías de gran energía.

Fusión de inercia del confinamiento como fuente de energía

Las centrales eléctricas prácticas construidas usar ICF se han estudiado desde el final de los 70 cuando los experimentos de ICF comenzaban a la rampa hasta energías más altas; se conocen como la energía de inercia de la fusión del, o plantas del IFE . Estos dispositivos entregarían una corriente sucesiva de las blancos al compartimiento de la reacción, varias al segundo típicamente, y capturan la radiación resultante del calor y de neutrón de su implosión y fusión para conducir una turbina de vapor convencional .

Los sistemas conducidos del laser fueron creídos inicialmente para poder generar cantidades comercialmente útiles de energía. Sin embargo, como estimaciones de la energía requerida para alcanzar la ignición creció dramáticamente durante los años 70 y los años 80, estas esperanzas fueron abandonadas. Dado el bajo rendimiento del proceso de la amplificación del laser (cerca de 1 a 1.5%), y las pérdidas en la generación (los sistemas vapor-conducidos de la turbina son típicamente los cerca de 35% eficientes), aumentos de la fusión tendría que estar en la orden de 350 apenas a romperse incluso. Estas clases de aumentos aparecían ser imposibles de generar, y el trabajo de ICF dio vuelta sobre todo a la investigación de las armas. Con la introducción reciente de ignición rápida, las cosas han cambiado dramáticamente. En este acercamiento los aumentos de 100 se predicen en el primer dispositivo experimental, HiPER . Dado un aumento de cerca de 100 y una eficacia del laser de el cerca de 1%, HiPER produce la cantidad casi igual de energía de la fusión del como la energía eléctrica era necesaria crearla.

Más nuevos dispositivos del laser aparecen además poder mejorar grandemente eficacia del conductor. Los diseños actuales utilizan las lámparas de destello {hecho de xenón|date= octubre de 2007}} para producir un flash intenso de la luz blanca, algo cuyo es absorbido por el Nd: vidrio que produce la energía del laser. En total cerca de 1 a 1.5% de la corriente eléctrica alimentada en los tubos de destello se da vuelta en luz laser útil. Más nuevos diseños substituyen las lámparas de destello por los diodos láseres que se templan para producir la mayor parte de su energía en una gama de frecuencia que se absorba fuerte. Los dispositivos experimentales iniciales ofrecen eficacias de el cerca de 10%, y se sugiere que el 20% es una posibilidad verdadera con un cierto desarrollo adicional.

Con el " classical" los dispositivos tienen gusto de NIF sobre 330  El MJ de la corriente eléctrica se utiliza para producir las vigas del conductor, produciendo una producción prevista alrededor de 20  MJ, con la producción creíble máxima de 45  MJ. Usar las mismas clases de números en un reactor combinar la ignición rápida con lasers más nuevos ofrecería funcionamiento dramáticamente mejorado. HiPER requiere sobre 270  el kJ de energía de laser, así que de si se asume que un conductor de primera generación del laser del diodo en el 10% el reactor requeriría sobre 3  MJ de la corriente eléctrica. Se espera que esto produzca sobre 30  MJ de la energía de fusión. Incluso una conversión muy pobre a la energía eléctrica aparece ofrecer salida de energía del mundo real, y las mejoras incrementales en la producción y la eficacia del laser aparecen a capaz de ofrecer una salida comercialmente útil.

Los sistemas de ICF hacen frente a algunos de los mismos problemas secundarios de la extracción de energía que sistemas magnéticos en la generación de energía útil de sus reacciones. Una de las preocupaciones primarias es cómo quitar con éxito calor del compartimiento de la reacción sin la interferencia con las blancos y las vigas del conductor. Otra preocupación es que el gran número de los neutrones lanzados en las reacciones de fusión reacciona con la planta, haciéndolas llegar a ser intenso radiactivas ellos mismos, así como los metales mecánicamente de debilitamiento. Las plantas de la fusión construidas de metales convencionales como el acero tendrían un curso de la vida bastante corto y los recipientes de la contención de la base tendrán que ser substituidos con frecuencia.

Un concepto actual haciendo frente a ambos problemas, según las indicaciones del diseño de la línea de fondo del HYLIFE-II, es utilizar un " waterfall" del flibe del, de una mezcla fundida del flúor, del litio y de las sales del berilio, que ambos protegen el compartimiento contra los neutrones, así como la llevada de calor. El flibe entonces se pasa en un cambiador de calor donde calienta el agua para el uso en las turbinas. Otro, sombrero, utiliza un compartimiento de la reacción construido de la fibra del carbón que tiene un muy bajo seccionado transversalmente del neutrón. El enfriamiento es proporcionado por un de cerámica fundido, elegido debido a su capacidad de parar los neutrones de viajar más lejos, mientras que al mismo tiempo siendo un agente eficiente del traspaso térmico.

Como fuente de energía, incluso los mejores reactores de IFE serían apremiados entregar la misma economía que el carbón, aunque tuvieran ventajas en términos de menos calentamiento del planeta de la contaminación y . El carbón se puede desenterrar simplemente y quemar para poco coste financiero, uno de los costes principales que son envío. En términos de turbina y generadores, una planta de IFE costaría probablemente iguales que una planta del carbón de la energía similar, y uno pudo sugerir que el " chamber" de la combustión; en IFE una planta sería similar a ésas para una planta del carbón. Por una parte, una planta del carbón no tiene ningún equivalente al laser del conductor, que haría la planta de IFE mucho más costosa. Además, la extracción del deuterio y su formación en pastillas de combustible útiles es considerablemente más costosas que el carbón que procesa, aunque el coste de envío él sea mucho más bajo (en términos de energía por masa de unidad). Se estima generalmente que una planta de IFE tendría costes operacionales de largo plazo casi como el carbón, descontando el desarrollo. HYLIFE-II demanda ser el cerca de 40% menos costoso que una planta del carbón de los mismos tamaños, pero en vista de los problemas con NIF, es simplemente demasiado temprano decir si esto es realista o no.

Las varias fases de tal proyecto son las siguientes, la secuencia de desarrollo de inercia de la fusión del confinamiento siguen mucho el mismo esquema:
demostración ardiente del : logro reproductivo de de un cierto lanzamiento de la energía de la fusión (no no necesario un factor de Q de >1).
alta demostración del aumento del : demostración experimental de de la viabilidad de un reactor con un suficiente aumento de la energía.
demostración industrial del : validación de de las varias opciones técnicas, y de los datos enteros necesarios para definir un reactor comercial.
demostración comercial del : demostración de de la capacidad del reactor de trabajar durante un largo periodo, mientras que respeta todos los requisitos para la seguridad, responsabilidad y coste.

En el momento que, según los datos disponibles, los experimentos de inercia de la fusión del confinamiento no han ido más allá de la primera fase, aunque la Nova y otras hayan demostrado en varias ocasiones la operación dentro de este reino.

Se espera que en un futúro próximo un número de nuevos sistemas alcancen la segunda etapa. Se espera que NIF pueda alcanzar rápidamente esta clase de operación cuando comienza, pero la fecha para el comienzo de los experimentos de la fusión se sugiere actual para estar en alguna parte entre 2010 y se esperaba que 2014. lasers Mégajoule también funcionaría dentro de la segunda etapa, e inicialmente llegara a ser operacional en 2010. Los sistemas de ignición rápidos trabajan en conformidad con esta gama. Finalmente, z-pellizcar la máquina, no usar los lasers, se espera obtener un alto aumento de la energía de la fusión, así como la capacidad para el funcionamiento repetidor, comenzando alrededor 2010.

Para una demostración industrial verdadera, se requiere el trabajo adicional. Particularmente, los sistemas del laser necesitan poder funcionar en las altas frecuencias de funcionamiento, quizás las una a diez horas al segundo. La mayor parte de los sistemas del laser mencionados en este artículo tienen funcionamiento del apuro incluso durante mucho como una vez al día. Las partes del presupuesto de HiPER se dedican a la investigación en esta dirección también. Porque convierten electricidad en la luz laser con una eficacia mucho más alta, los lasers del diodo también funcionan el refrigerador, que alternadamente permite que sean funcionados en frecuencias mucho más altas. HiPER está estudiando actual los dispositivos que funcionan en 1 MJ en 1 hertzio, o alternativamente 100 kJ en 10 hertzios.

Fusión con inercia confined y el programa de armas nucleares

Las condiciones muy calientes y densas encontradas durante un experimento de inercia de la fusión del confinamiento son similares a ésas creadas en un arma termonuclear, y tienen usos al programa de armas nucleares. Los experimentos de ICF pudieron ser utilizados, por ejemplo, ayudar a determinar cómo el funcionamiento de la cabeza degradará como él envejece, o como parte de un programa de diseñar las nuevas armas. La retención de conocimiento y de maestría corporativa en el programa de armas nucleares es otra motivación para perseguir ICF. La financiación para la facilidad de NIF en los Estados Unidos es originaria “del programa de la administración de las armas nucleares”, y las metas del programa se orientan por consiguiente. Se ha discutido que algunos aspectos de la investigación de ICF pueden violar el tratado comprensivo de la suspensión de pruebas nucleares o el tratado de no proliferación nuclear . A largo plazo, a pesar de los cañizos técnicos formidables, la investigación de ICF pudo potencialmente llevar a la creación de un " " puro del arma de fusión ;.

Fusión de inercia del confinamiento como fuente de neutrón

La fusión de inercia del confinamiento tiene el potencial para producir órdenes de la magnitud más neutrones que el desconchado . Los neutrones son capaces de localizar los átomos de hidrógeno en moléculas, el movimiento termal atómico de resolución y estudiar excitaciones colectivas de fotones más con eficacia que las radiografías . Los estudios de la dispersión de neutrón de estructuras moleculares podían resolver los problemas asociados al plegamiento de proteína, a la difusión a través de los membanes, a los mecanismos de la transferencia de protón, a la dinámica de los motores moleculares etc. modulando los neutrones termales en las vigas de neutrones lentos.

Ver también

Propulsión nuclear catalizada antimateria del pulso
Laboratorio para la energética del laser
La fusión de la burbuja se demanda polémico para ser una forma acústica del de fusión de inercia del confinamiento

Notas y referencias

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Zenithic

Phosphogluconate 2-dehydrogenase

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