Rannsókn á bráðnun demanta gæti þrefaldað orkuvinnslu úr kjarnasamruna

Vísindamenn við Lawrence Livermore National Laboratory hafa leyst 20 ára gamla gátu varðandi hegðun demanta undir gífurlegum þrýstingi, með niðurstöðum sem gætu þrefaldað orkuvinnslu í kjarnasamrunatilraunum og endurmótað líkön af iðrum íspláneta.

Tveggja áratuga bil brúað

Rannsóknin, sem birt var á fimmtudag í Nature Physics, lýsir því hvernig demantar bráðna undir eins terapaskals þrýstingi, sem er um það bil þrisvar sinnum meiri en við kjarna jarðar. Með því að nota leysidrifna höggþjöppun við Omega Laser Facility í Rochester háskóla, þjöppuðu teymið örsmá demantasýni upp í hitastig sem er hærra en yfirborð sólarinnar á meðan þau mældu atómbyggingu, hitastig, þéttleika og ljósendurkast.phys+1

"Okkur tókst að taka örsmá demantasýni og þjappa þeim með höggbylgjum upp í hitastig sem er heitara en yfirborð sólarinnar og þrýsting sem er meiri en í miðju Neptúnusar og Úranusar, og samt mæla atómbyggingu, hitastig, þéttleika og ljósendurkast," sagði Marius Millot, vísindamaður hjá LLNL og aðalhöfundur rannsóknarinnar.phys

Tilraunirnar leiddu til nýrrar mælingar á bræðsluhita demants, sem er nálægt 7.300 Kelvin, sem passaði nánast fullkomlega við líkön byggð á skammtafræði og lokaði 20% bili á milli mældra og spáðra bræðsluhita. Verkið sýndi einnig að demantur undir einu höggi heldur kristalbyggingu sinni allt þar til hann bráðnar, án millistiga, sem stangast á við fyrri niðurstöður frá Z vél Sandia National Laboratories.nature+2

Áhrif á kjarnasamrunaorku

Niðurstöðurnar hafa bein áhrif á kjarnasamruna með tregðuinnilokun við National Ignition Facility hjá LLNL, þar sem öflugir leysir knýja demantshylki inn á við til að þjappa samrunaeldsneyti. Að bræða demantinn í einsleitan vökva við upphaflegu höggbylgjuna er mikilvægt til að lágmarka galla í sprengingunni.phys

"Vinna okkar bendir til þess að við gætum notað örlítið hægari upphafshögg og samt náð fullkominni bráðnun demantsins í NIF sprengingum okkar," sagði Millot. "Þetta er spennandi vegna þess að hægari höggbylgja myndi gera samrunaeldsneytið þjappanlegra. Það eykur aftur á móti hámarksorkuafrakstur sem við getum fengið með sömu leysiorku."phys

Spár benda til þess að þessar hægari höggbylgjur gætu þrefaldað orkuvinnslu, að því tilskildu að hægt sé að stjórna öðrum niðurbrotsþáttum.llnl+1

Demantarign á ísplánetum

Niðurstöðurnar veita plánetuvísindamönnum einnig ný gögn til að móta iður Neptúnusar og Úranusar, þar sem talið er að kolefni kristallist og falli sem "demantarign". Þar sem tilraunirnar könnuðu þrýsting sem er meiri en það sem finnst inni í ísplánetum, veita bræðslugögnin sterkari grunn fyrir líkön um myndun og þróun pláneta. Teymið hyggst gera frekari tilraunir við NIF til að rannsaka hegðun demanta við enn öfgafyllri aðstæður en náðst hafa hingað til.newswise+1