Լոուրենս Լիվերմորի ազգային լաբորատորիայի (LLNL) գիտնականները հասել են հալում բռնկում և էներգիա ընդմիջում. 5-ինth 2022 թվականի դեկտեմբերին հետազոտական թիմը լազերների օգտագործմամբ վերահսկվող միաձուլման փորձ կատարեց, երբ 192 լազերային ճառագայթները ավելի քան 2 միլիոն ջոուլ ուլտրամանուշակագույն էներգիա փոխանցեցին կրիոգեն թիրախային խցիկում գտնվող վառելիքի փոքրիկ գնդիկին և հասան էներգիայի ընդմիջման, ինչը նշանակում է, որ միաձուլման փորձը արտադրեց ավելի շատ էներգիա, քան տրամադրված է լազերային կողմից այն վարելու համար: Այս բեկումը պատմության մեջ առաջին անգամ ձեռք բերվեց տասնամյակների քրտնաջան աշխատանքից հետո: Սա գիտության մեջ կարևոր իրադարձություն է և ունի զգալի հետևանքներ ապագայում մաքուր ածխածնային էներգիայի հեռանկարի համար՝ զուտ զրոյական ածխածնային տնտեսության, կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարի և միջուկային զսպման միջոցների պահպանման համար՝ առանց ազգային պաշտպանության միջուկային փորձարկումների դիմելու: Ավելի վաղ՝ 8th2021 թվականի օգոստոսին հետազոտական թիմը հասել էր միաձուլման բռնկման շեմին: Գիտափորձն ավելի շատ էներգիա էր արտադրել, քան նախկինում միաձուլման փորձը, սակայն էներգիայի սահմանաչափը չհասավ: 5-ին կատարված վերջին փորձըth 2022-ի դեկտեմբերն իրականացրեց էներգիայի անկման սխրանքը՝ այդպիսով ապահովելով հայեցակարգի ապացույց, որ վերահսկվող միջուկային միաձուլումը կարող է օգտագործվել էներգիայի կարիքները բավարարելու համար, թեև Գործնական կոմերցիոն միաձուլման էներգիայի կիրառումը կարող է դեռ շատ հեռու լինել:
Միջուկային ռեակցիաները տալիս են մեծ քանակությամբ էներգիա, որը համարժեք է կորցրած զանգվածի քանակին, ըստ զանգված-էներգիա համաչափության հավասարման E=MC2 Էյնշտեյնի։ Միջուկային վառելիքի միջուկների (ռադիոակտիվ տարրեր, ինչպիսին է ուրանը-235) քայքայման հետ կապված տրոհման ռեակցիաները ներկայումս օգտագործվում են միջուկային ռեակտորներում էներգիա արտադրելու համար: Այնուամենայնիվ, միջուկային տրոհման վրա հիմնված ռեակտորները բարձր մարդկային և բնապահպանական վտանգներ ունեն, ինչպես դա ակնհայտ է Չեռնոբիլի դեպքում, և հայտնի են վտանգավոր ռադիոակտիվ թափոններ ստեղծելով շատ երկար կիսամյակներով, որոնք չափազանց դժվար է ոչնչացնելը:
Բնության մեջ մեր արևի նման աստղեր, միջուկային միաձուլում Ջրածնի փոքր միջուկների միաձուլումը էներգիայի արտադրության մեխանիզմն է: Միջուկային միաձուլումը, ի տարբերություն միջուկային տրոհման, պահանջում է չափազանց բարձր ջերմաստիճան և ճնշում, որպեսզի միջուկները միաձուլվեն: Չափազանց բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման այս պահանջը բավարարվում է արևի հիմքում, որտեղ ջրածնի միջուկների միաձուլումը էներգիայի արտադրության հիմնական մեխանիզմն է, սակայն երկրի վրա այս ծայրահեղ պայմանների վերստեղծումը մինչ այժմ հնարավոր չի եղել վերահսկվող լաբորատոր պայմաններում, և արդյունքում՝ միջուկային միաձուլման ռեակտորները դեռ իրականություն չեն։ (Ջրածնային զենքի հիմքում ընկած սկզբունքն է անվերահսկելի ջերմամիջուկային միաձուլումը ծայրահեղ ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում, որը առաջացել է տրոհման սարքի գործարկման արդյունքում):
Հենց Արթուր Էդինգթոնն առաջին անգամ առաջարկեց դեռևս 1926 թվականին, որ աստղերն իրենց էներգիան վերցնում են ջրածնի հելիումի միաձուլումից: Միջուկային միաձուլման առաջին ուղղակի ցուցադրումը եղել է լաբորատորիայում 1934 թվականին, երբ Ռադերֆորդը ցույց տվեց դեյտերիումի միաձուլումը հելիումի մեջ և նկատեց, որ այդ գործընթացի ընթացքում «ստեղծվեց հսկայական ազդեցություն»: Հաշվի առնելով անսահմանափակ մաքուր էներգիա ապահովելու նրա հսկայական ներուժը, ամբողջ աշխարհում գիտնականների և ինժեներների կողմից իրականացվել են համաձայնեցված ջանքեր՝ միջուկային միաձուլումը Երկրի վրա կրկնօրինակելու համար, սակայն դա դժվար խնդիր է եղել:
Ծայրահեղ ջերմաստիճանի դեպքում էլեկտրոնները բաժանվում են միջուկներից, և ատոմները դառնում են իոնացված գազ՝ բաղկացած դրական միջուկներից և բացասական էլեկտրոններից, ինչը մենք անվանում ենք պլազմա, որն օդից մեկ միլիոներորդ անգամ պակաս խտություն ունի: Սա ստիպում է հալում միջավայրը շատ նեղ. Որպեսզի միջուկային միաձուլումը տեղի ունենա նման միջավայրում (որը կարող է զգալի քանակությամբ էներգիա տալ), պետք է բավարարվեն երեք պայմաններ. պետք է լինի շատ բարձր ջերմաստիճան (որը կարող է առաջացնել բարձր էներգիայի բախումներ), պետք է լինի բավարար պլազմայի խտություն (բախումների հավանականությունը մեծացնելու համար) և պլազման (որը հակված է ընդլայնվելու) պետք է սահմանափակվի բավականաչափ ժամանակով։ միացնել միաձուլումը: Սա հիմնական ուշադրության կենտրոնում է դարձնում ենթակառուցվածքների և տեխնոլոգիաների զարգացումը տաք պլազմայի պարունակության և վերահսկման համար: Ուժեղ մագնիսական դաշտերը կարող են օգտագործվել պլազմայի հետ վարվելու համար, ինչպես ITER-ի Tokamak-ի դեպքում: Պլազմայի իներցիոն սահմանափակումը ևս մեկ այլ մոտեցում է, երբ ծանր ջրածնի իզոտոպներով լցված պարկուճները պայթում են բարձր էներգիայի լազերային ճառագայթների միջոցով:
Fusion studies conducted at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) of NIF employed laser-driven implosion techniques (inertial confinement fusion). Basically, millimetre-sized capsules filled with deuterium and tritium were imploded with high-power lasers which generate x-rays. The capsule gets heated and turn into plasma. The plasma accelerates inwards creating extreme pressure and temperature conditions when fuels in the capsule (deuterium and tritium atoms) fuse, releasing energy and several particles including alpha particles. The released particles interact with the surrounding plasma and heat it up further leading to more fusion reactions and release of more ‘energy and particles’ thus setting up a self-sustaining chain of fusion reactions (called ‘fusion ignition’).
Միաձուլման հետազոտական համայնքը մի քանի տասնամյակ փորձում է հասնել «միաձուլման բռնկման». ինքնասպասարկման միաձուլման ռեակցիա: 8-ինth 2021 թվականի օգոստոսին Լոուրենսի լաբորատորիայի թիմը եկավ «սառուցման բռնկման» շեմին, որին նրանք հասել էին 5-ինth Դեկտեմբեր 2022. Այս օրը Երկրի վրա վերահսկվող միաձուլման բռնկումն իրականություն դարձավ.
***
