Bagaimana Inertia Mempercepat Bahagian Paling Sukar dalam Pelakuran Laser

Dalam pelakuran yang digerakkan laser, pelet bahan api bukan sekadar komponen pakai buang. Ia merupakan antara bahagian paling sukar untuk dihasilkan. Inertia Enterprises mendakwa telah mereka semula proses mengisi bahan api dan membentuk lapisan bahan api beku, sehingga satu sasaran deuterium-tritium (D-T) lengkap boleh dihasilkan dalam kira-kira dua hingga tiga jam. Peringkat pertumbuhan kristal pula mengambil sekitar 30 minit, berbanding sehingga seminggu di National Ignition Facility (NIF). 135

Kepentingan dakwaan ini lebih bersifat perindustrian berbanding eksperimen. Inertia mahu mengubah sasaran seperti yang digunakan NIF—yang mahal, perlahan dan dibuat secara sangat khusus untuk makmal—menjadi produk yang pada suatu hari nanti boleh dikeluarkan secara berterusan. Namun, syarikat itu belum mendedahkan semua butiran kejuruteraan proses berkenaan. Bukti paling jelas setakat ini ialah pengurangan masa pengeluaran yang dilaporkan, bukan demonstrasi bebas bahawa pengeluaran pada skala komersial telah dicapai.

Mengapa pelet ini begitu sukar dihasilkan

Sasaran pelakuran laser terdiri daripada cangkerang berlian berbentuk sfera yang mengandungi gas D-T serta lapisan D-T beku yang dibentuk dengan sangat teliti. Sasaran itu kemudiannya diletakkan di dalam sebuah ruang emas yang dikenali sebagai hohlraum. Ruang ini menukar tenaga laser kepada sinar-X untuk memampatkan bahan api di dalamnya. Geometri dan keseragaman setiap lapisan amat penting kerana sedikit penyimpangan daripada bentuk sfera yang dikehendaki boleh mengganggu proses mampatan dan menghalang pencucuhan. 17

Di NIF, penghasilan sasaran sedemikian boleh mengambil masa seminggu atau lebih dan menelan kos yang sangat tinggi. NIF menghasilkan sasaran untuk eksperimen, bukan aliran berterusan seperti yang diperlukan oleh loji kuasa. 1

Perubahan yang didakwa dibuat Inertia

Menurut laporan, penambahbaikan itu tertumpu pada dua peringkat yang paling memakan masa: mengisi sasaran dan menumbuhkan kristal bahan api beku yang seragam. Inertia berkata pasukannya berjaya memendekkan pertumbuhan kristal kepada kira-kira 30 minit, manakala keseluruhan kitaran penghasilan pelet kini mengambil sekitar dua hingga tiga jam. 35

Ini bukan bermakna ketepatan bentuk sfera tidak lagi penting. Sebaliknya, Inertia cuba menggabungkan pembuatan yang lebih pantas dengan sistem yang boleh bertolak ansur terhadap lebih banyak variasi berbanding eksperimen NIF. Syarikat itu berkata laser yang dirancangnya akan mempunyai kuasa kira-kira empat kali ganda berbanding laser NIF, sekali gus menyediakan lebih banyak margin prestasi untuk menghadapi ketidaksempurnaan kecil pada sasaran. 39

Perbezaan ini penting. Pelet yang dapat dihasilkan dengan pantas hanya berguna jika ia masih menghasilkan fizik yang diperlukan untuk mampatan yang mampu mencapai pencucuhan. Jadi, cabaran Inertia ialah mengurangkan ketepatan pembuatan dan masa pengeluaran tanpa meninggalkan asas reka bentuk sasaran yang menjayakan pendekatan NIF. 1

Mengapa kelajuan penting untuk pelakuran komersial

Loji pelakuran laser komersial memerlukan sasaran pada kadar yang jauh berbeza daripada kemudahan penyelidikan. Pelan Inertia menyasarkan penggunaan kira-kira 10 pelet bahan api sesaat, menjadikan pengeluaran yang berulang, pantas dan berkapasiti tinggi sama pentingnya dengan laser serta kebuk tindak balas. 13

Kitaran pengeluaran selama dua hingga tiga jam, dengan sendirinya, belum membuktikan bahawa sebuah kilang boleh membekalkan pelet pada kadar 10 sesaat. Namun, ia menangani satu kesesakan asas: loji kuasa tidak boleh bergantung pada sasaran yang dibuat secara manual dan mengambil masa seminggu jika ia perlu beroperasi berulang kali untuk menjana elektrik.

Pengeluaran yang lebih pantas juga berpotensi mengurangkan jumlah tritium yang terikat dalam sasaran yang belum siap atau sedang menunggu untuk digunakan. Tritium bersifat radioaktif dan sangat terhad bekalannya, maka pengurangan masa serta inventori yang diperlukan bagi setiap kitaran pengeluaran boleh membantu pengendalian bahan api dan ekonomi loji. Laporan yang ada menyokongnya sebagai rasional untuk pengkomersialan, bukan sebagai pengukuran bahawa inventori tritium Inertia telah berkurang. 11

Langkah penting, tetapi bukan loji kuasa yang sudah siap

Pengumuman Inertia menyentuh salah satu jurang antara eksperimen pencucuhan NIF dengan sistem komersial: bagaimana menghasilkan sasaran dengan cukup pantas dan konsisten untuk operasi industri. Ia belum membuktikan bahawa syarikat itu telah menyelesaikan cabaran lain yang diperlukan untuk loji kuasa, termasuk operasi berulang yang berterusan, kecekapan keseluruhan sistem, penghantaran sasaran, bekalan bahan api dan penghasilan elektrik pada kos yang berdaya saing.

Kesimpulan yang paling tepat bukanlah “pelakuran komersial sudah tiba”. Sebaliknya, Inertia mendakwa telah mempercepatkan salah satu komponen penting dengan ketara. Jika keputusan itu boleh ditingkatkan skalanya sambil mengekalkan prestasi yang berkaitan dengan pencucuhan, pendekatan berasaskan NIF mungkin menjadi lebih sesuai untuk pengeluaran kilang. Syarikat itu sendiri menyifatkan pengisian bahan api sebagai salah satu daripada beberapa halangan yang masih memisahkan teknologinya daripada loji komersial. 15