Физики из Университета Дьюка и Национальной лаборатории Лос-Аламоса повторили эксперимент, впервые проведённый в 1938 году американским учёным Артуром Рулигом. Тогда он исследовал термоядерную реакцию между дейтерием и тритием — именно эту реакцию сегодня считают наиболее перспективной для получения энергии в установках типа ITER. Цель новой работы — оценить точность исторических измерений и сопоставить их с современными данными.

В оригинальном эксперименте Рулиг использовал источник трития и поток дейтронов (ядер дейтерия), чтобы инициировать реакцию, при которой образуются нейтроны с энергией 14 МэВ. Он пришёл к выводу, что реакция D+T (дейтерий + тритий) приводит к значительно более интенсивному нейтронному излучению, чем реакция D+D. Его данные на десятилетия стали основой для оценок эффективности термоядерного синтеза.

Однако, как показало новое исследование, результаты 1938 года были завышены. Современная установка использовала чувствительные нейтронные детекторы и цифровую обработку сигналов, что позволило точно измерить отношение количества нейтронов в реакциях D+T и D+D. Оказалось, что это соотношение ниже, чем считал Рулиг, и лучше согласуется с современными моделями ядерных взаимодействий.

Ричард Крейн, научный руководитель Артура Рулига, с ускорителем Мичиганского университета, используемым для экспериментов. Источник: Los Alamos National Laboratory

Это уточнение имеет большое значение для прикладной физики — от термоядерных реакторов до оценки радиационной нагрузки на материалы. Поскольку нейтроны являются основным продуктом термоядерных реакций, знание их точного выхода необходимо для расчёта тепловой мощности, защиты реактора и оценки долговечности конструкций.

Примечательно, что при воспроизведении опыта учёные смогли не только уточнить нейтронный выход, но и изучить поведение трития в дейтерийсодержащих мишенях. Эти данные помогут улучшить моделирование условий в реакторной плазме.

Работа также демонстрирует ценность возвращения к забытым экспериментам. С помощью современных методов можно переоценить старые данные и внести поправки в базы ядерных реакций, на которых строятся многие расчёты в энергетике и оборонной промышленности.

В дальнейшем команда планирует повторить другие ранние опыты по термоядерному синтезу и использовать полученные результаты для повышения точности инженерных расчётов при проектировании будущих установок.

Подробнее на iXBT