자석은 행융합의 미래
과학자와 몽상가 모두에게 풍요로운 에너지의 미래에 대한 제일 큰 희망 중 한개는 샌프란시스코 동쪽의 포도주 양조장으로 뒤덮인 계곡에 자리 잡고 있다고 합니다. 여기 캘리포니아의 로렌스 리버모어 국립 연구소에 있는 NIF(National Ignition Facility)가 있어요 . NIF의 네모난 벽 안에서 과학자들은 태양에 동력을 제공하는 것과 똑같은 물리학인 핵융합을 만들기 위해 공들이고 있고요. 약 1년 전, NIF 과학자들은 핵융합 탐구의 핵심 체크포인트에 누구보다 가까이 다가갔습니다 . 주입된 것보다 더 많은 에너지를 만드는 것이예요.
불행하게도(그리하나 핵융합에 능란한 인류에게는 노련한 결과로) 그 세계는 웨이팅해야 할 것이라고 합니다. 성취 후 몇 달 동안 NIF 과학자들은 그들의 업적을 재현 할 수 없었습니다 . 그렇지만 그들은 포기하지 않았어요. 그리고 11월 4일 Physics Review Letters 저널에 실린 근래 논문은 수십 년 동안 에너지를 탐구하는 사람들을 정신없게 했던 문제를 완제하는 데 한 걸음 더 다가갈 수 있도록 해 줄 것이라고 합니다. 그들의 최신 트릭: 엄청난 자기장의 플럭스 내에서 핵융합을 밝히는 것이라고 합니다.
쉽사리 말해서 핵융합 역량은 태양의 내부를 모방하는 것을 목표로 해요. 특정 수소 원자를 같이 부수고 달라붙게 함으로써 헬륨과 많은 에너지 를 얻습니다 . 문제는 실제로 원자를 서로 붙게 구성하려면 상당히 높은 온도가 필요하다는 것이예요. 따라서 핵융합 운영자는 애초부터 강한 양의 에너지를 없애야 하고요. 실현할 수 있는 핵융합 발전소를 생성하는 것에 대해서 생각하기 전에 어쨌건 삽입한 것보다 더 많은 에너지를 제작해야 하고요. 플라스마 물리학자들이 점화점이라는소환하는 티핑 포인트는 핵융합의 제일 오랜 목표였어요.
NIF의 스매싱 결과 달성
NIF가 선택한 용기는 사람의 손톱보다 작은 금도금 실린더이고요. 과학자들은 그 실린더를 홀라움이라고 불러요. 그것은 후추 열매 크기의 수소 땔감 펠릿을 수용하고요. 핵융합 시간에 과학자들은 홀라움(NIF의 경우 총 192개의 빔)에 정교하게 조정된 레이저 빔을 발사하여 내부에서 난폭한 X선을 불러나타나게할 만큼 실린더에 에너지를 급부합니다. 차례로, 그 X선은 펠렛을 씻어내어 수소 원자를 같이 융합시켜서하는 내파로 그것을 압착하고 두들깁니다. 그것이 적어도 희망이고요.
NIF는 이 방법을 동원하여 2021년 후반에 스매싱 결과를 달성했어요. 주입된 에너지의 약 70%를 생성하여 당시 기록을 너무나 뛰어 넘었어요. 플라즈마 물리학자들에게 그것은 사이렌 호출이었어요. 독일 Helmholtz Institute Jena의 물리학자인 Matt Zepf 는 “그것은 커뮤니티에 처음보는 열정을 불어넣었습니다 . Fusion-folk는 하단과 같이 궁금해했다고 합니다. NIF가 다시 할 수 있을까요? 그런 일이 일어나면 그들은 대기해야 할 것이예요. 후속 레이저 샷은 원본에 가까워지는 데 성공하지 못했어요 . 문제의 일부는 그들이 가진 모든 지식과 실력에도 구애되지 않고 과학자들이 똑바로 어떠한 일이 발생할지 예측하는 데 괴로움을 경험하고 있다는 것이예요.
NIF의 물리학자인 John Moody는 “NIF 내파는 현재 성능에서 대단한 변동을 보인다고 하고 있으며 이는 대상 품질과 레이저 품질의 약간의 변동으로 인해 발생하고요.”라고 말하더라고요 . “표적은 아주 아주 독특하지만 약간의 결함이 큰 지배될남길 수 있어요.” 물리학자들은 연속적으로 레이저를 미세 조정하였거나 땔거리 풀렛을 만지작거릴 수 있고요. 그리하나 성능을 향상시켜주는 세 번째 방법이 있을 수 있어요. 홀라움과 땔거리 알갱이를 자기장에 담그는 것이고요.
뉴욕주 로체스터에 있는 OMEGA 와 뉴멕시코주 샌디아에 있는 Z-머신 과 같은 다른 레이저를 이용한 테스트는 이 방법이 효과적일 수 있다하는 것을 보여주게됩니다 또한 NIF 자체 레이저의 컴퓨터 시뮬레이션은 자기장이 NIF의제일 성능 샷의 에너지를 두 배로 늘릴 수 있다는 것을 시사했어요. 논문의 저자 중 한 명인 Moody는 “사전 자화 땔거리를 활용하면 목표물이나 레이저 전파이 우리가 원하는 것과 적당히 다른 경우에도 도드라진 성능을 거둘 수 있고요.”라고 말하더라고요.
그리하여 NIF 과학자들은 스스로 시험해보기로 결의했습니다. 앞서 홀라움을 교체해야 했다고 합니다. 순금은 잘 작동하지 않을 것이예요. 금속을 자기장 아래쪽에 두는 것은 실린더 벽에 전류를 생성하여 찢어버릴 것이고요. 그리하여 과학자들은 일부 전자 제품에서 탐지되는 희귀 금속인 탄탈륨과 금의 합금으로 단조된 신기로운 실린더를 제작했다고 합니다.
