Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Пироэлектрлік синтез — пироэлектрлік кристалдарды пайдаланып, дейтерий иондарын (тритийді де болашақта қолдану мүмкіндігі бар) дейтерийді (немесе тритийді) қамтитын металл гидрид нысанасына жеткілікті кинетикалық энергиямен жылдамдату арқылы ядролық синтезді тудыруға қабілетті жоғары қарқынды электростатикалық өрістерді жасау әдісін білдіреді. Бұл туралы 2005 жылдың сәуір айында UCLA командасы хабарлады. Ғалымдар -34-тен 7 °C-қа дейін қыздырылған пироэлектрлік кристалды вольфрам инесімен біріктіріп, метрге шамамен 25 гигавольт электр өрісін жасады, осы арқылы дейтерий ядроларын иондап, эрбий дейтерид нысанасына жылдамдатты. Кристалмен тудырылған дейтерий иондарының энергиясы тікелей өлшенбегенімен, авторлар модельдеуде 100 кВ (шамамен 109 К температура) мөлшерін пайдаланды. Мұндай энергия деңгейінде екі дейтерий ядросы бірігіп, гелий-3 ядросы, 2,45 МэВ нейтроны және тормоздық сәулелену шығарады. Бұл құрылғы пайдалы нейтрон генераторы болғанымен, ол қуат өндіруге арналмаған, себебі ол өндіргеннен әлдеқайда көп энергияны қажет етеді.
Pyroelectric fusion refers to the technique of using pyroelectric crystals to generate high strength electrostatic fields to accelerate deuterium ions (tritium might also be used someday) into a metal hydride target also containing deuterium (or tritium) with sufficient kinetic energy to cause these ions to undergo nuclear fusion. It was reported in April 2005 by a team at UCLA. The scientists used a pyroelectric crystal heated from −34 to 7 °C (−29 to 45 °F), combined with a tungsten needle to produce an electric field of about 25 gigavolts per meter to ionize and accelerate deuterium nuclei into an erbium deuteride target. Though the energy of the deuterium ions generated by the crystal has not been directly measured, the authors used 100 keV (a temperature of about 109 K) as an estimate in their modeling. At these energy levels, two deuterium nuclei can fuse to produce a helium 3 nucleus, a 2.45 MeV neutron and bremsstrahlung. Although it makes a useful neutron generator, the apparatus is not intended for power generation since it requires far more energy than it produces.
Тарих
Жарық иондарын электр статикалық өрістер мен дейтерий иондарын қолдану арқылы термоядролық реакцияны тұтас деутерленген нысаналарда алғаш рет 1932 жылы Коккрофт пен Уолтон көрсетті (Коккрофт-Уолтон генераторын қараңыз). Бұл процесс олардың бастапқы үдеткішінің кішкентай нұсқаларында пайдаланылады, ол мұнай іздеу үшін кішкентай, жабық түтікшелік нейтрон генераторлары түрінде қолданылады. Пироэлектрлік құбылыс ежелгі заманнан бері белгілі. Деутеронды үдету үшін пироэлектрлік өрісті алғаш рет 1997 жылы докторлар В. Д. Дугар Джабон, Г. В. Федорович және Н. В. Самсоненко қолданды. Бұл топ алғаш рет литий танталаты (LiTaO3) пироэлектрлік кристаллын термоядролық тәжірибелерде пайдаланды. Пироэлектрлік термоядролық қосылуға қатысты жаңа идея – пироэлектрлік эффектіні үдетуге қажетті электр өрістерін жасау үшін қолдану. Бұл кристаллды бірнеше минут ішінде -34 °C-тан +7 °C-қа дейін қыздыру арқылы жүзеге асырылады. Пироэлектрлік кристалдармен қозғалатын ядролық D-D термоядролық қосылуын 2002 жылы Нараньо мен Путтерман ұсынды. Бұл туралы 2004 жылы Браунридж бен Шафрот та айтқан. Нейтрон өндіру құрылғысында (D-D термоядролық қосылу арқылы) пироэлектрлік кристалдарды пайдалану мүмкіндігі 2004 жылы Гейтер мен Данонның конференциялық баяндамасында, кейін пироэлектрлік кристалдар арқылы электрон мен иондарды үдетуді талқылаған жарияланымда ұсынылды. Кейінгі авторлардың ешқайсысы 1997 жылы Дугар Джабон, Федорович және Самсоненко жүргізген тәжірибелік жұмыстың кристалдар ішінде термоядролық реакция болды деп қате есептегенін бұрын білмеді.
The process of light ion acceleration using electrostatic fields and deuterium ions to produce fusion in solid deuterated targets was first demonstrated by Cockcroft and Walton in 1932 (see Cockcroft–Walton generator). That process is used in miniaturized versions of their original accelerator, in the form of small sealed tube neutron generators, for petroleum exploration. The process of pyroelectricity has been known from ancient times. The first use of a pyroelectric field to accelerate deuterons was in a 1997 experiment conducted by Drs. V. D. Dougar Jabon, G. V. Fedorovich, and N. V. Samsonenko. This group was the first to utilize a lithium tantalate (|LiTaO3) pyroelectric crystal in fusion experiments. The novel idea with the pyroelectric approach to fusion is in its application of the pyroelectric effect to generate accelerating electric fields. This is done by heating the crystal from −34 °C to +7 °C over a period of a few minutes. Nuclear D D fusion driven by pyroelectric crystals was proposed by Naranjo and Putterman in 2002. It was also discussed by Brownridge and Shafroth in 2004. The possibility of using pyroelectric crystals in a neutron production device (by D D fusion) was proposed in a conference paper by Geuther and Danon in 2004 and later in a publication discussing electron and ion acceleration by pyroelectric crystals. None of these later authors had prior knowledge of the earlier 1997 experimental work conducted by Dougar Jabon, Fedorovich, and Samsonenko which mistakenly believed that fusion occurred within the crystals.
2005-2009 жылдар
2005 жылдың сәуірінде химия профессоры Джеймс К. Гимзевски мен физика профессоры Сет Путтерман басқарған UCLA тобы электр өрісінің күшін арттыру үшін пироэлектрлік кристалға бекітілген вольфрам зондын пайдаланды. Путтерманның аспиранты Брайан Наранжо пироэлектрлік қуат көзін зертханалық құрылғыда термоядролық синтез жасау үшін пайдалануды көрсеткен тәжірибе жүргізді. Құрылғы литий танталаты (LiTaO3) пироэлектрлік кристал арқылы дейтерий атомдарын иондап, дейтерондарды тұрақты эрбий дидеутериді (ErD2) нысанасына қарай үдетті. Секундына 1000-ға жуық термоядролық реакция орын алды, олардың әрқайсысы 820 кэВ гелий-3 ядросы мен 2,45 МэВ нейтронның пайда болуына әкелді. Топ құрылғыны нейтрон генераторы ретінде немесе ғарышқа ұшу үшін микроқозғалтқыштарда қолдану мүмкіндігін күтеді. Ярон Данон және оның аспиранты Джеффри Гейтер басқарған Ренсселэр политехникалық институтының тобы екі пироэлектрлік кристалдан тұратын және криогендік емес температурада жұмыс істей алатын құрылғы арқылы UCLA тәжірибелерін жақсартты. Пироэлектрлік синтез туралы жаңалықтарда Дугар Джабон, Федорович және Самсоненконың жұмыстары ескерілмеді. UCLA тобының мүшесі Наранжо Талеярханның бұрынғы термоядролық синтез туралы талаптарын сынға алған басты сарапшылардың бірі болды.
In April 2005, a UCLA team headed by chemistry professor James K. Gimzewski and physics professor Seth Putterman utilized a tungsten probe attached to a pyroelectric crystal to increase the electric field strength. Brian Naranjo, a graduate student working under Putterman, conducted the experiment demonstrating the use of a pyroelectric power source for producing fusion on a laboratory bench top device. The device used a lithium tantalate (|LiTaO3) pyroelectric crystal to ionize deuterium atoms and to accelerate the deuterons towards a stationary erbium dideuteride (ErD2) target. Around 1000 fusion reactions per second took place, each resulting in the production of an 820 keV helium 3 nucleus and a 2.45 MeV neutron. The team anticipates applications of the device as a neutron generator or possibly in microthrusters for space propulsion. A team at Rensselaer Polytechnic Institute, led by Yaron Danon and his graduate student Jeffrey Geuther, improved upon the UCLA experiments using a device with two pyroelectric crystals and capable of operating at non cryogenic temperatures. Pyroelectric fusion has been hyped in the news media, which overlooked the work of Dougar Jabon, Fedorovich and Samsonenko. Naranjo of the UCLA team was one of the main critics of these earlier prospective fusion claims from Taleyarkhan.
2010 жылдан қазіргі уақытқа дейін
Тритиленген нысананы пайдаланып пироэлектрлік синтездің алғашқы сәтті нәтижелері 2010 жылы хабарланды. Путтерман және Наранхо Лос-Аламос Ұлттық зертханасының Т. Венхауспен бірлесіп, фондық деңгейден әлдеқайда жоғары 14,1 МеВ нейтрондық сигналды өлшеді.
The first successful results with pyroelectric fusion using a tritiated target was reported in 2010. Putterman and Naranjo worked with T. Venhaus of Los Alamos National Laboratory to measure a 14.1 MeV neutron signal far above background.