Researchers Solve 35-Year-Old Fusion Mystery With Bench-Top ReactorCalled Thunderbird, the beer-fridge-sized nuclear reactor is supported by relatively simple electrochemical concepts. , นักวิจัยไขปริศนาฟิวชัน 35 ปี ด้วย Thunderbird

นักวิจัยไขปริศนาฟิวชัน 35 ปี ด้วย Thunderbird

ดูเหมือนว่าฟิวชันจะอยู่ห่างออกไปอีก 10 ปีเสมอ เพื่อเร่งการพัฒนา นักวิทยาศาสตร์บางคนหันมาสนใจความเป็นไปได้ของ cold fusion ซึ่งเป็นเทคโนโลยีสมมุติที่พยายามจะบรรลุฟิวชันที่อุณหภูมิห้องด้วยเครื่องจักรที่เรียบง่ายกว่า แน่นอนว่ายังไม่มีใครบรรลุเป้าหมายที่ทะเยอทะยานนี้ได้ แต่ทีมนักเคมีเชื่อว่าพวกเขากำลังเข้าใกล้มากขึ้น

บทความที่ตีพิมพ์ใน Nature แนะนำ Thunderbird: เครื่องเร่งอนุภาคขนาดประมาณตู้เย็นใส่เบียร์ เครื่องปฏิกรณ์ตั้งโต๊ะทำงานบนหลักการวิทยาศาสตร์พลาสมาเพื่อหลอมรวมไอออนสองตัวของดิวเทอเรียม ซึ่งเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจน เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยา nuclear fusion โดยการใช้เซลล์ electrochemical เพื่อผลิตไอออนดิวเทอเรียม “เชื้อเพลิง” พร้อมกัน ทีมงานได้เพิ่มอัตราฟิวชันขึ้น 15% ตามบทความ นี่คือการสาธิตจริงครั้งแรกของ “ความเชื่อมโยงที่น่าเชื่อถือ” ระหว่าง electrochemistry และวิทยาศาสตร์ฟิวชัน ซึ่งเป็นแนวคิดที่ถูกนำเสนอและถูกยกเลิกไปเมื่อ 35 ปีที่แล้ว Curtis Berlinguette ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา กล่าวกับ Gizmodo ในวิดีโอคอล

Berlinguette นักเคมีที่เชี่ยวชาญด้าน decarbonization ที่ University of British Columbia (UBC) ในแคนาดา กล่าวว่า “สิ่งที่พิเศษเกี่ยวกับ [งานของเรา] คือเราผสมผสานวิทยาศาสตร์พลาสมาเข้ากับวิทยาศาสตร์ electrochemical เป็นครั้งแรก” ความมุ่งมั่นคือ “สำรวจวิทยาศาสตร์ที่ไม่รู้จัก” โดยหวังว่าจะทำให้ด้านวิศวกรรมของการวิจัยฟิวชัน “ง่ายต่อการปรับขนาด [เพื่อ] ถ่ายทอดเทคโนโลยีนี้ได้เร็วและง่ายขึ้นมาก”

Thunderbird ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ขั้นแรก เครื่องยนต์พลาสมาที่บรรจุแก๊สดิวเทอเรียมจะทำให้แก๊สแตกตัวเป็นไอออน โดยส่งไอออนดิวเทอเรียมไปยังเป้าหมายโลหะแพลเลเดียม เมื่อเวลาผ่านไป แพลเลเดียมจะเต็มไปด้วยไอออนดิวเทอเรียม ซึ่งในที่สุดก็ชนกัน ปฏิกิริยากระตุ้นทั้งเหตุการณ์ฟิวชันและการปล่อยนิวตรอน ซึ่งทำหน้าที่เป็น “ลายเซ็นนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง” บ่งชี้ว่าฟิวชันเกิดขึ้นจริง Berlinguette อธิบาย

ที่สำคัญคือมีเซลล์ electrochemical อยู่ที่อีกด้านหนึ่ง เมื่อเซลล์นี้เปิดขึ้น มันจะแยกโมเลกุลของน้ำหนักออกเพื่อผลิตและจ่ายไอออนดิวเทอเรียมไปยังเป้าหมายแพลเลเดียม ซึ่งจะเพิ่มความหนาแน่นของเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ และส่งผลให้อัตราความสำเร็จของฟิวชันเพิ่มขึ้น

Thunderbird ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทริเทียม ซึ่งเป็น ไอโซโทปที่หายากและซุกซน ที่ใช้กันทั่วไปกับดิวเทอเรียมสำหรับการทดลองฟิวชัน ที่กล่าวว่าทีมงานที่อยู่เบื้องหลัง Thunderbird ไม่ได้อ้างสิทธิ์ในปาฏิหาริย์ด้านพลังงานใด ๆ และไม่ได้ใกล้เคียงกับการเปลี่ยนสิ่งที่ออกไปแล้ว Berlinguette กล่าว โดยหลักการแล้ว มันสมเหตุสมผลที่จะใช้ทริเทียมเพื่อเพิ่มโอกาสในการเกิดเหตุการณ์ฟิวชัน

Thunderbird ได้รับการออกแบบ “จริง ๆ แล้วเพียงเพื่อดู [ปฏิกิริยาฟิวชัน] จากมุมมองที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง” Berlinguette อธิบาย โดยสังเกตถึงข้อโต้แย้งที่มีมาอย่างยาวนานในสาขานี้เกี่ยวกับประสิทธิภาพของวิธีการ electrochemical ใน nuclear fusion ซึ่งเป็นการถกเถียงที่ย้อนกลับไปถึงศักยภาพของ cold fusion

เขากล่าวว่า “สิ่งที่เราทำคือการให้การตรวจสอบความถูกต้องเชิงทดลองที่ทำซ้ำได้ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเราสามารถใช้ electrochemistry เพื่อเพิ่มอัตรา nuclear fusion ได้อย่างไร” ดังนั้น จุดเน้นของบทความคือการพิจารณาว่าการมีอยู่ของเซลล์ electrochemical ที่ผลิตดิวเทอเรียมจะมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตรา nuclear fusion หรือไม่

Berlinguette กล่าวว่า “การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าคำตอบคือใช่ อย่างชัดเจน”

Amy McKeown-Green และ Jennifer Dionne นักวิจัยจาก Stanford ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานใหม่เขียนในบทความข่าวและความคิดเห็นที่มาพร้อมกันว่า “นี่คือการปรับปรุงที่น่าตื่นเต้น แต่ nuclear fusion ที่ประหยัดพลังงานยังคงเป็นความท้าทาย” การใช้ electrochemistry เพื่อปรับปรุงอัตราฟิวชันเป็นการ “ปรับปรุงที่สำคัญ” แต่สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่า “แม้ว่า electrochemistry จะถูกใช้เพื่อเตรียมเป้าหมาย แต่ตัวมันเองไม่ได้ผลิตฟิวชัน ซึ่งเป็นความแตกต่างที่สำคัญเมื่อพิจารณาถึงประวัติศาสตร์ในช่วงต้นของสาขานี้”

อย่างไรก็ตาม McKeown-Green และ Dionne เห็นด้วยกับ Berlinguette ว่าแนวทางของ Thunderbird มอบโอกาสที่น่าดึงดูดใจสำหรับการ “ตรวจสอบในวงกว้างมากขึ้นเกี่ยวกับฟิวชันพลังงานต่ำที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตั้งโต๊ะที่เข้าถึงได้ง่าย”

แต่นักวิจัยไขปริศนาฟิวชัน 35 ปี ด้วย Thunderbird ยังได้มอบแอปพลิเคชั่นที่ไม่คาดคิดสำหรับการวิจัยที่ไม่ใช่ฟิวชัน ตัวอย่างเช่น เทคนิคที่พวกเขาใช้ อาจมีประโยชน์สำหรับวิศวกรที่ทำงานกับโลหะตัวนำยิ่งยวด และอาจมีศักยภาพสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ในการ deuterating drugs Berlinguette กล่าวเสริม อีกครั้ง เราจะต้องรอดูกันต่อไป แต่งานล่าสุดนี้แสดงให้เห็นถึงพลังของแนวทางสหวิทยาการสำหรับปัญหาที่หยั่งรากลึก เขากล่าว

Berlinguette กล่าวเสริมว่า “ฉันเชื่อจริง ๆ ว่าในการสร้างความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ คุณต้องการดึงดูดผู้คนจากหลากหลายสาขา และฉันหวังว่าเครื่องปฏิกรณ์นี้จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายนั้นได้”

แน่นอนว่าฟิวชันอาจจะยังคงอยู่ห่างออกไปอีก 10 ปี อาจจะอยู่ห่างออกไปอีก 10 ปีหลังจากนั้นก็ได้ สิ่งที่โดดเด่นที่สุดสำหรับฉันคือวิทยาศาสตร์สุดเจ๋งมากมายที่แตกแขนงออกมาจากความพยายามต่างๆ ที่แตกต่างกันเหล่านี้ในเรื่องฟิวชัน (เรียกฉันว่าลำเอียง แต่จริงจัง นักวิทยาศาสตร์กำลังคิดค้นสิ่งเจ๋งๆ ทุกประเภท ) ดังนั้น หากข่าวฟิวชันทำให้คุณรู้สึกกระวนกระวายใจหรือรำคาญใจ บางทีการเฉลิมฉลองความคืบหน้าจนถึงตอนนี้อาจใช้ได้ผลเป็นการเยียวยาที่ยอมรับได้