Nowatorski reaktor laboratoryjny zwiększa wydajność fuzji jądrowej dzięki elektrochemii

Laboratoryjny reaktor i nowa metoda zwiększania fuzji jądrowej

Zespół naukowców z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej (Kanada) przeprowadził eksperyment, w którym niewielki reaktor laboratoryjny wykorzystano do zwiększenia wydajności reakcji fuzji jądrowej. W przeciwieństwie do dużych reaktorów opartych na magnetycznym utrzymaniu plazmy, badacze zastosowali urządzenie pracujące w temperaturze pokojowej, umożliwiające „wciśnięcie” deuteru w metalowy cel – pallad – na wzór gąbki chłonącej paliwo.

Elektrochemiczne ładowanie deuterem

W eksperymencie jedna strona palladowej tarczy była ładowana deuterem dzięki pola plazmowego, a druga – poprzez elektrolizę w ogniwie elektrochemicznym. Celem było zwiększenie gęstości paliwa i prawdopodobieństwa zderzeń deuter-deuter, co sprzyja reakcjom fuzji.

„Celem jest zwiększenie gęstości paliwa i prawdopodobieństwa zderzeń deuter-deuter, a w rezultacie – reakcji fuzji.” – prof. Curtis P. Berlinguette

Wykorzystując elektrochemię, badacze uzyskali znacznie wyższe nasycenie palladu deuterem niż przy użyciu samego pola plazmowego. Wystarczyło jedno napięcie o wartości 1 V, by osiągnąć efekt porównywalny z ciśnieniem 800 atmosfer. Choć nie uzyskano dodatniego bilansu energetycznego, metoda pozwoliła zwiększyć tempo reakcji fuzji o średnio 15%.

Pierwsza demonstracja tej techniki

To pierwsze potwierdzenie skuteczności połączenia technik implantacji jonów plazmowych i elektrochemicznego ładowania do zwiększania reakcji fuzji deuter-deuter w metalu. W eksperymencie mierzono bezpośrednie sygnały jądrowe, takie jak neutrony, co stanowi jednoznaczny dowód zajścia reakcji fuzji.

„Mamy nadzieję, iż nasze badania przyczynią się do przeniesienia nauki o fuzji z wielkich laboratoriów narodowych na laboratoryjne ławki.” – prof. Curtis P. Berlinguette

Opis reaktora Thunderbird

Thunderbird Reactor to specjalnie zaprojektowany, kompaktowy akcelerator cząstek, którego główne elementy to napęd plazmowy, komora próżniowa oraz ogniwo elektrochemiczne. Pozwala on na precyzyjne badania wpływu różnych metod ładowania paliwa i materiałów tarcz na efektywność fuzji.

Kontekst badań nad fuzją jądrową

Fuzja jądrowa polega na łączeniu jąder atomowych – procesie zachodzącym w Słońcu – i generuje więcej energii niż rozszczepienie, przy jednoczesnym ograniczeniu produkcji odpadów radioaktywnych. Prace te wpisują się w długą historię badań nad fuzją, sięgającą pierwszych eksperymentów z 1934 roku oraz kontrowersji wokół tzw. zimnej fuzji z końca lat 80. XX wieku. W najnowszym badaniu nie badano wydzielanego ciepła, ale bezpośrednie sygnały jądrowe.

Znaczenie i dalsze perspektywy

Badania prowadzone przez zespół z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej stanowią punkt wyjścia do dalszego rozwoju tej technologii. Autorzy liczą, iż ich praca zachęci środowisko naukowe do kontynuowania i udoskonalania tej metody.

Źródło: ScienceDaily