Ym mis Awst 2022, pan daniodd tîm o wyddonwyr Cyfleuster Tanio Cenedlaethol (NIF) Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore (LLNL) ergyd a gyflawnodd gynnyrch o 1.35 megajoule (MJ) o ynni ymasiad gyda 1.9 MJ o ynni laser, roedd yn -fuddsoddiad hir ddisgwyliedig o gyfuniad signalau llosg gwyddonol.
Yn ddiweddarach yr un flwyddyn yn ystod arbrawf ymasiad anadweithiol arall (sef ymasiad a yrrir gan laser{-), cyflawnodd gwyddonwyr gynnyrch o 3.15 MJ o egni ymasiad gyda 2.05 MJ o egni laser a chyflawnwyd taniad. Adwaith ymasiad thermoniwclear ydoedd a grëwyd o fewn y labordy-ac fe gychwynnodd ras fyd-eang i roi egni ymasiad a yrrir gan laser yn rhad ac am ddim ar y grid erbyn y 2030au neu'r 2040au.
"Roedd hwn yn drobwynt pan ddangosodd NIF yn llwyddiannus fod ymasiad anadweithiol yn bosibl, a'r allwedd yw cael y math iawn o danwydd -deuterium-tritium{2}}a defnyddio laserau i'w gywasgu a'i ffiwsio i gynhyrchu enillion (mwy o ynni allan na'i roi i mewn)," meddai Arianna Gleason, gwyddonydd staff a dirprwy gyfarwyddwr is-adran Energy Density High Science and SLAC. "Mae fel cynnal tanwydd seren-dim ond am ffracsiwn o eiliad o fewn labordy."
Ym mis Awst 2022, pan daniodd tîm o wyddonwyr Cyfleuster Tanio Cenedlaethol (NIF) Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore (LLNL) ergyd a gyflawnodd gynnyrch o 1.35 megajoule (MJ) o ynni ymasiad gyda 1.9 MJ o ynni laser, roedd yn -fuddsoddiad hir ddisgwyliedig o gyfuniad signalau llosg gwyddonol.
Yn ddiweddarach yr un flwyddyn yn ystod arbrawf ymasiad anadweithiol arall (sef ymasiad a yrrir gan laser{-), cyflawnodd gwyddonwyr gynnyrch o 3.15 MJ o egni ymasiad gyda 2.05 MJ o egni laser a chyflawnwyd taniad. Adwaith ymasiad thermoniwclear ydoedd a grëwyd o fewn y labordy-ac fe gychwynnodd ras fyd-eang i roi egni ymasiad a yrrir gan laser yn rhad ac am ddim ar y grid erbyn y 2030au neu'r 2040au.
"Roedd hwn yn drobwynt pan ddangosodd NIF yn llwyddiannus fod ymasiad anadweithiol yn bosibl, a'r allwedd yw cael y math iawn o danwydd -deuterium-tritium{2}}a defnyddio laserau i'w gywasgu a'i ffiwsio i gynhyrchu enillion (mwy o ynni allan na'i roi i mewn)," meddai Arianna Gleason, gwyddonydd staff a dirprwy gyfarwyddwr is-adran Energy Density High Science and SLAC. "Mae fel cynnal tanwydd seren-dim ond am ffracsiwn o eiliad o fewn labordy."
Datblygiadau pensaernïaeth laser ar gyfer ymasiad
Adeiladwyd NIF yn ystod y 1990au ac mae'n cynnwys technoleg laser y cyfnod. "Rydym yn adeiladu laserau yn llawer mwy effeithlon nawr nag a wnaethom yn y 1990au. Mae ein technoleg wedi datblygu i bwynt lle gallwn gael laserau hynod effeithlon ar gyfraddau ailadrodd sydd eu hangen arnom ar gyfer ymasiad-llawer o ergydion yr eiliad," meddai Glenzer. "Yn ddiddorol, mae'r microsglodion y tu mewn i iPhones yn cael eu cynhyrchu gyda thechnoleg laser a ddaeth mewn gwirionedd allan o'r rhaglen ymasiad laser. Hwn oedd llwyddiant masnachol cyntaf ymasiad laser."
Yn y gymuned ymasiad, mae technoleg laser yn symud yn araf oddi wrth bensaernïaeth hŷn a oedd yn gweithio yn y gorffennol-roedd y fflachlamp neu'r fflachlamp-yn "geffyl gwaith cryf iawn," meddai Gleason. "Ond mae angen rhai mwy effeithlon, felly rydyn ni'n defnyddio laserau cyflwr pwmp solet deuod (DPSSLs)."
Mae hyn yn golygu bod angen adeiladu'r gadwyn gyflenwi ar gyfer laserau DPSSL, oherwydd mae pawb yn symud tuag at lwyfan laser safonol IFE ar gyfer profion gofynnol. "Mae laserau wedi'u cyplysu â ffibr yn un dull o symud golau o un lleoliad i'r llall, a ddefnyddir yn hollbresennol gan delathrebu, ond wrth i'r gymuned ymasiad geisio manteisio ar y genhedlaeth bresennol o saernïaeth laser ac adeiladu laserau mwy mae angen i ni fod yn fwy ymwybodol o sut mae pethau'n oeri. Mae'n ofod arloesi i gwmnïau," meddai Gleason.
Mae laserau Excimer yn defnyddio nwy fel cyfrwng ac "mae ganddynt hanes cryf gyda'r Adran Amddiffyn (DoD) ar gyfer{0}}arfau ynni cyfeiriedig," meddai Gleason. "Mae hefyd yn sail i gysyniad ymasiad. Mae cynnydd mawr yn cael ei wneud gyda laserau excimer, sy'n sefyll ar ddegawdau o ffiseg ac astudiaethau. Rydym yn gwneud cynnydd i gael laser mor bwerus -efallai o fewn ôl troed llai neu gyda gwell effeithlonrwydd. Sut ydych chi'n oeri strwythur laser mor fawr? Dyma leoedd y gall cwmnïau preifat ddatblygu eu saws cyfrinachol eu hunain."
Canolfannau ymasiad STARFIRE a RISE
Mae hwb ymasiad STARFIRE yn cael ei arwain gan LLNL, gyda SLAC, i fasnacheiddio ynni ymasiad a yrrir gan laser. Mae ei ffocws yn uchel-ennill dyluniadau targed, gweithgynhyrchu targed, a DPSSLs. Mae'r aelodau'n cynnwys MIT; Prifysgol California, Berkeley; Prifysgol California, Los Angeles; Prifysgol California, San Diego; Prifysgol Oklahoma; Prifysgol Rochester; Texas A&M; Sefydliad Fraunhofer ar gyfer Technoleg Laser; Sefydliad Livermore Lab; Labordy Cenedlaethol Oak Ridge; Labordy Cenedlaethol Savannah River; Ffocws Ynni Inc.; Atomeg Cyffredinol; Leonardo Electronics UDA; Longview Fusion Energy Systems Inc.; TRUMPF; a Xcimer Energy Corp.
Mae gan y tîm fynediad i labordai laser yn SLAC, felly mae ganddynt gyfle i ddefnyddio'r Linac Coherent Light Source (LCLS), yr unig laser electron x{{0}heb belydrau (XFEL) yn UDA, i archwilio a holi defnyddiau capsiwl neu'r tanwydd ymasiad. Mae'n gweithredu ar 120 Hz, ond yn fuan bydd yn gweithredu mewn megahertz.
"Rydyn ni'n defnyddio dau laser ar unwaith yn ein harbrofion yn SLAC. Mae laser pwls hir yn gyrru tonnau sioc i'r sampl, ac yna rydyn ni'n ei archwilio gyda'r LCLS i weld beth sy'n digwydd ar yr hyd a'r graddfeydd amser lleiaf i wella ein modelau ffiseg," meddai Gleason. "Mae angen i ni gymharu afalau ag afalau i feincnodi a yw ein model ffiseg yn gywir. Mae'n sail nid yn unig i'r hyn sydd ei angen ar y labordai cenedlaethol, ond mae hefyd yn rhoi ffordd i gwmnïau preifat ragweld a fydd rhan o'u cysyniad yn gweithio ai peidio (er enghraifft, sut maen nhw'n efelychu eu hymgysylltiad targed). Ac rydyn ni'n darparu'r data hanfodol hwn iddyn nhw trwy drosoli ein mynediad i wahanol lwyfannau laser ac offer."
Mae canolbwynt arall, RISE, yn cael ei arwain gan SLAC a Phrifysgol Talaith Colorado, ac mae’n cynnwys arbenigwyr o Brifysgol Cornell, Prifysgol Illinois, A&M Texas, Labordy Cenedlaethol Los Alamos, Labordy Ymchwil y Llynges, a chwmnïau preifat-Xcimer Energy Corp., Blue Laser Fusion, Marvel Fusion, a General Atomics-yn gweithio ar wahanol ddulliau o ymdrin â gyrrwr laser.
“Mae gan bob un agwedd gredadwy,” meddai Glenzer. "Ond dyw hi ddim fel un cwmni yn ceisio gwneud i'r cyfan ddigwydd-mae hwn yn gymuned ac yn ganolbwynt ymasiad cenedlaethol. Mae ymchwilwyr yn ceisio datblygu'r technolegau ac rydym yn dysgu oddi wrth ein gilydd i geisio cau'r bylchau ymchwil a thechnoleg erbyn y 2030au."
Mae buddsoddwyr yn aml yn gofyn i Glenzer pa gwmni ymasiad i'w gefnogi. “Gall rhai o’r cwmnïau laser wneud arian yn llawer cynharach trwy ddosbarthu laserau i saethu dronau i lawr yn y gofod amddiffyn,” meddai. "Ond nid yw buddsoddwyr yn hoff iawn o'r syniad oherwydd eu bod eisiau marchnad sy'n gwasanaethu ymasiad a thrydan yn unig. Maent mewn gwirionedd am i'r cwmnïau hyn wneud ymasiad fel y gallant werthu trydan. Mae'n ddiddorol iawn faint o ffocws y maent ar wneud i ymasiad ddigwydd."
Mae'r gymuned ymasiad yn "ymwybodol iawn o ofynion y gadwyn gyflenwi i'r cwmnïau ymasiad gael yr adnoddau nid yn unig i adeiladu eu cynlluniau peilot demo ond hefyd i gael fflyd hirdymor o adweithyddion," meddai Gleason. "Mae'n ddull amlochrog o ran lle y gallwn ddod o hyd i'r deunyddiau crai, ac yna cydrannau gweithgynhyrchu ar draws yr Unol Daleithiau, i sefydlu cadwyn gyflenwi ddomestig. Mae hyn yn allweddol."
2030au neu 2040au ar gyfer gwaith peilot ymasiad?
Mae partneriaethau cyhoeddus preifat a chyllid yn hollbwysig er mwyn dod yn agos iawn at roi ymasiad a yrrir gan laser ar y grid yn ystod y 2030au.
“Ein rôl yn bennaf yw cefnogi a digalonni’r dechnoleg hanfodol y mae’r diwydiant ymasiad/cwmnïau preifat ei hangen,” meddai Gleason. “Ond mae rhai cwmnïau yn dweud eu bod yn disgwyl iddo fod yn ystod y 2030au.”
Gosododd Adran Ynni yr UD nod o'r 2030au. "Mae'n golygu ein bod ni eisiau cau'r holl fylchau technoleg ac ymchwil technoleg, rhai erbyn canol y 2030au, ac yna adeiladu ffatri beilot," meddai Glenzer. "Mae wir yn dibynnu ar faint o arian sy'n cael ei fuddsoddi, ond mae'n realistig disgwyl gwaith peilot yn y 2030au hwyr neu'r 2040au cynnar."
