La fusión inercial del revestimiento magnetizado ( MagLIF ) es un método emergente para producir fusión nuclear controlada . Es parte de la amplia categoría de sistemas de energía de fusión inercial (IFE), que utiliza el movimiento hacia adentro del combustible de fusión para alcanzar densidades y temperaturas donde tienen lugar las reacciones de fusión. Los experimentos anteriores de IFE utilizaron controladores láser para alcanzar estas condiciones, mientras que MagLIF utiliza una combinación de láseres para calentar y Z-pinch para compresión. Una variedad de consideraciones teóricas sugieren que tal sistema alcanzará las condiciones requeridas para la fusión con una máquina de complejidad significativamente menor que el enfoque de láser puro.
Descripción
MagLIF es un método de generación de energía mediante el uso de un pulso de electricidad de 100 nanosegundos para crear un intenso campo magnético de pellizco en Z que aplasta hacia adentro un revestimiento metálico cilíndrico lleno de combustible (un hohlraum ) a través del cual corre el pulso eléctrico. Justo antes de que el cilindro implosione, se utiliza un láser para precalentar el combustible de fusión (como el deuterio-tritio ) que se mantiene dentro del cilindro y está contenido por un campo magnético. Sandia Nacional de Laboratorios está explorando el potencial de este método para generar energía mediante la utilización de la máquina Z .
MagLIF tiene características de fusión por confinamiento inercial (debido al uso de un láser y compresión pulsada) y confinamiento magnético (debido a la utilización de un potente campo magnético para inhibir la conducción térmica y contener el plasma). En los resultados publicados en 2012, una simulación por computadora basada en LASNEX de una instalación de 70 megaamperios mostró la posibilidad de un retorno de energía espectacular de 1000 veces la energía gastada. Una instalación de 60 MA produciría un rendimiento de 100 veces. La instalación actualmente disponible en Sandia, máquina Z, es capaz de 27 MA y puede ser capaz de producir un poco más que la energía de equilibrio mientras ayuda a validar las simulaciones por computadora. [1] La máquina Z realizó experimentos MagLIF en noviembre de 2013 con miras a experimentos de equilibrio utilizando combustible DT en 2018. [2]
Sandia Labs planeó proceder a los experimentos de ignición después de establecer lo siguiente: [3]
- Que el forro no se rompa demasiado rápido bajo la intensa energía. Al parecer, esto ha sido confirmado por experimentos recientes. Este obstáculo fue la mayor preocupación con respecto a MagLIF luego de su propuesta inicial.
- Ese precalentamiento láser puede calentar correctamente el combustible, lo que se confirmará mediante experimentos a partir de diciembre de 2012.
- Los campos magnéticos generados por un par de bobinas por encima y por debajo del hohlraum pueden servir para atrapar el combustible de fusión precalentado e inhibir de manera importante la conducción térmica sin causar que el objetivo se doble prematuramente. - por confirmar mediante experimentos a partir de diciembre de 2012.
Después de estos experimentos, se inició una prueba integrada en noviembre de 2013. La prueba arrojó alrededor de 10 10 neutrones de alta energía.
En noviembre de 2013, las instalaciones de los laboratorios Sandia tenían las siguientes capacidades: [2] [4]
- Campo magnético de 10 tesla
- Láser de 2 kJ
- 16 MA
- Combustible DD
En 2014, la prueba arrojó hasta 2 × 10 12 neutrones DD en las siguientes condiciones: [5]
- Campo magnético de 10 tesla
- Láser de 2,5 kJ
- 19 MA
- Combustible DD
Se esperaba que en 2018 se llevaran a cabo experimentos con el objetivo de alcanzar el equilibrio energético con combustible DT. [6]
Para lograr el equilibrio científico, la instalación está pasando por una actualización de 5 años para:
- 30 teslas
- Láser de 8 kJ
- 27 MA
- Manejo de combustible DT [2]
En 2019, después de encontrar problemas importantes relacionados con la mezcla de láminas implosionadas con combustible y la inestabilidad helicoidal del plasma, [7] las pruebas arrojaron hasta 3,2 × 10 12 neutrones en las siguientes condiciones: [8]
- Láser de 1,2 kJ
- 18 MA
Ver también
Referencias
- ^ Slutz, Stephen; Roger A. Vesey (12 de enero de 2012). "Fusión inercial magnetizada de alta ganancia" . Cartas de revisión física . 108 (2): 025003. Código Bibliográfico : 2012PhRvL.108b5003S . doi : 10.1103 / PhysRevLett.108.025003 . PMID 22324693 .
- ^ a b c Gibbs WW (2014). "El método de la triple amenaza genera esperanzas de fusión" . Naturaleza . 505 (7481): 9–10. Código Bibliográfico : 2014Natur.505 .... 9G . doi : 10.1038 / 505009a . PMID 24380935 .
- ^ "Los experimentos de prueba verifican el aspecto clave del concepto de fusión nuclear: el 'punto de equilibrio' científico o mejor es el objetivo a corto plazo" . Consultado el 24 de septiembre de 2012 .
- ^ Ryan, McBride. "Experimentos de propiedades de materiales dinámicos cilíndricos y LIF magnetizado en Z" . Instituto Krell . Consultado el 20 de noviembre de 2013 .
- ^ Gomez, MR; et al. "Verificación experimental del concepto de fusión inercial del revestimiento magnetizado (MagLIF)" . Instituto Krell . Consultado el 23 de mayo de 2015 .
- ^ Cuneo, ME; et al. (2012). "Implosiones impulsadas magnéticamente para la fusión por confinamiento inercial en Sandia National Laboratories" . Transacciones IEEE sobre ciencia del plasma . 40 (12): 3222–3245. Código Bibliográfico : 2012ITPS ... 40.3222C . doi : 10.1109 / TPS.2012.2223488 .
- ^ Seyler, CE; Martin, MR; Hamlin, Dakota del Norte (2018). "Inestabilidad helicoidal en MagLIF debido a la compresión del flujo axial por plasma de baja densidad" . Física de Plasmas . Física de Plasmas 25, 062711 (2018). 25 (6): 062711. Código Bibliográfico : 2018PhPl ... 25f2711S . doi : 10.1063 / 1.5028365 . OSTI 1456307 .
- ^ Gomez, MR; et al. (2019). "Evaluación de las condiciones de estancamiento e identificación de tendencias en la fusión inercial del revestimiento magnetizado" . Transacciones IEEE sobre ciencia del plasma . Transacciones IEEE en Plasma Science vol. 47/5. 47 (5): 2081–2101. Bibcode : 2019ITPS ... 47.2081G . doi : 10.1109 / TPS.2019.2893517 . OSTI 1529761 .