Kas ir inerciālās norobežojuma saplūšana?

Inerciālās ieslodzījuma kodolsintēzes granulu pamatsastāvdaļas ir deitērijs un tritijs, abi ūdeņraža izotopi. Deitērija un tritija kodolsintēzes reakciju ir daudz vieglāk sasniegt nekā jebkuru citu reakciju, un tāpēc mūsdienu kodolsintēzes pētījumu galvenais mērķis ir deitērija/tritija reaktors, kas ražo enerģiju. Šīs granulas ir ļoti mazas, sver daudz mazāk par gramu, un tās pa vienai tiek ievietotas inerciālās izolēšanas kodolsintēzes reaktorā.

Kad granula ir ielādēta, tiek izmantoti ļoti lieli lāzeri, lai ātri uzsildītu granulu līdz saplūšanas temperatūrai miljoniem grādu pēc Fārenheita (Celsija). Granulu ārējā slāņa straujā karsēšana izraisa tās iztvaikošanu un strauju izplešanos, radot spiedienu uz granulas iekšpusi. Ja lāzeri piegādā pietiekami daudz enerģijas, granulas iekšpuse tiks pietiekami ātri saspiesta, lai izraisītu kodolsintēzi, kas savukārt padara granulu karstāku. Šo stāvokli sauc par “aizdegšanos”, un tas ir vairuma mūsdienu inerciālās norobežojuma saplūšanas eksperimentu mērķis.

Galvenās grūtības ar inerciālo norobežojumu saplūšanu ir nodrošināt granulai pietiekamu jaudu, lai tā uzsildītu līdz saplūšanas temperatūrai, pirms granula izkliedējas kosmosā. Lai ražotu jaudu no kodolsintēzes, reakcijai ir jāpārsniedz vērtība, ko sauc par Lawson kritēriju, kas nodrošina minimālo norobežošanas laiku, kas nepieciešams jebkuram konkrētam degvielas tilpumam. Tas prasa daudzu megadžoulu enerģijas izvadīšanu caur lāzera sistēmu mikrosekundēs; darot to uzticami, nepatērējot pārāk daudz enerģijas, ir milzīgs tehnisks izaicinājums. Ir ierosināta jauna pieeja ieslodzījuma problēmai, ko sauc par “ātro aizdegšanos”, kur viens ātrs lāzera uzliesmojums aizdedzina granulu pēc tam, kad tā jau ir saspiesta. Lai gan šī pieeja teorētiski izskatās daudzsološa, tā vēl nav veiksmīgi pārbaudīta.