Investigation of light ion fusion reactions with plasma dischargesJournal of Applied Physics 126, 203302

Оцените статью

(2019);
Статья
статья (МИТ-Беркли)
АННОТАЦИЯ
Масштабирование выходов реакции при синтезе легких ионов до низких энергий реакции важно для нашего понимания звездных топливных цепей и развития будущих энергетических технологий. Эксперименты становятся все более сложными при более низких энергиях реакции из-за экспоненциального падения сечений слияния ниже кулоновского барьера. Мы сообщаем об экспериментах, в которых реакции синтеза дейтерий-дейтерий (DD) изучаются в импульсной плазме в режиме тлеющего разряда с использованием настольного аппарата. Мы моделируем условия плазмы, используя коды частиц в ячейке. Преимуществами этого подхода являются относительно высокие пиковые ионные токи и плотности тока (от 0,1 до нескольких А / см 2).), которые можно наносить на катоды из металлической проволоки в течение нескольких дней. Мы обнаруживаем нейтроны от DD-реакций с помощью сцинтилляционных детекторов. Для палладиевых мишеней мы находим выходы нейтронов как функцию напряжения на катоде, которое более чем в 100 раз превышает ожидаемые выходы для ядерного синтеза с энергией ионов ниже 2 кэВ (центр масс). Возможным объяснением является поправка к энергии ионов из-за потенциала экранирования электронов 1000-250 эВ, что увеличивает вероятность туннелирования через отталкивающий кулоновский барьер. Наша компактная, надежная установка позволяет проводить параметрические исследования этого эффекта при относительно низких энергиях реакции.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Работа в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (LBNL) финансировалась компанией Google LLC в рамках CRADA (Соглашения о совместных исследованиях и разработках, № FP00004841, FP00007074 и FP00008139) между LBNL и Google LLC. LBNL работает в соответствии с контрактом Министерства энергетики США (DEE) № DE-AC02-05CH11231. Мы благодарим Такеши Катаянаги и Питера Чипа Кози за техническую поддержку. Мы благодарим Дэйва Форка, Росса Конингштейна и Мэтта Тревитика (Google LLC) за стимулирующие дискуссии. Необработанные данные и сценарии анализа будут предоставлены по запросу.
ССЫЛКИ
1.CE Рольфс и В. Родни, Котлы Космоса ( Университет Чикагской Прессы , Чикаго , 1988). Google ученый
2.D. Casey et al ., Nat. Phys. 13 , 1227 (2017). https://doi.org/10.1038/nphys4220 , Google ScholarCrossref
3.Ю. Ву и А. Палффи, Astrophys. J. 838 , 55 (2017). https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa6252 , Google ScholarCrossref
4.HS Bosch и GM Hale, Nucl. Fusion 32 , 611 (1992). https://doi.org/10.1088/0029-5515/32/4/I07 , Google ScholarCrossref
5.К. Черский, А. Хуке, А. Биллер, П. Хайде, М. Хофт и Г. Рупрехт, Europhys. Lett. 54 , 449 (2001); https://doi.org/10.1209/epl/i2001-00265-7 , Google ScholarCrossref
К. Черский, Д. Вайсбах, А. Килич, Г. Рупрехт, А. Хуке, М. Качмарски, Н. Таргош-Сленчка и К. Маасс, Europhys. Lett. 113 , 22001 (2016). https://doi.org/10.1209/epl/i2001-00265-7 , Google ScholarCrossref
6.Ф. Райола и соавт. , Евро. Phys. J. A 13 , 377 (2002). https://doi.org/10.1007/s10050-002-8766-5 , Google ScholarCrossref
7.J. Kasagi, H. Yuki, T. Baba, T. Noda, T. Ohtsuki и AG Lipson, J. Phys. Soc. Япон. 71 , 2881 (2002). https://doi.org/10.1143/JPSJ.71.288 , Google ScholarCrossref
8.Липсон А.Г., Русецкий А.С., Карабут А.Б., Майли Дж., Эксп. Теор. Phys. 100 , 1175 (2005). https://doi.org/10.1134/1.1995801 , Google ScholarCrossref
9.А. Хуке, К. Черски, П. Хайде, Г. Рупрехт, Н. Таргош и В. Зебровски, Phys. Rev. C 78 , 015803 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.015803 , Google ScholarCrossref
10.HJ Assenbaum, K. Langanke и C. Rolfs, Z. Phys. A At. Nucl. 327 , 461 (1987). https://doi.org/10.1007/BF01289572 , Google ScholarCrossref
11.S. Ichimaru, Rev. Mod. Phys. 65 , 252 (1993). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.65.255 , Google ScholarCrossref
12.А. Тумино и соавт. Nature 557 , 687 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0149-4 , Google ScholarCrossref
13.А. Тумино и соавт. J. Phys. Conf. Многосерийный телефильм 665 , 012009 (2016). https://doi.org/10.1088/1742-6596/665/1/012009 , Google ScholarCrossref
14.М. Вишер, Ф. Каппелер и К. Ланганке, Анну. Преподобный Астрон. Astrophys. 50 , 165 (2012). https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081811-125543 , Google ScholarCrossref
15.В. М. Быстрицкий и соавт. Nucl. Инструм. Методы физ. Местожительство Секта. A 761 , 42 (2014). https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.07.023 , Google ScholarCrossref
16.Т. Клэйтор, Д. Джексон, Д. Тагл, Производство трития из низковольтного разряда дейтерия на палладии и других металлах , Tech. Республика ( Лос-Аламосская национальная лаборатория , 1995). Google ScholarCrossref
17.CP Berlinguette, Y.-M. Chi1ang, JN Munday, T. Schenkel, DK Fork и R. Koningstein, Nature 570 , 45 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1256-6 , Google ScholarCrossref
18.JF Ziegler, MD Ziegler и JP Biersack, Nucl. Instr. Методы физ. Местожительство Секта. B Лучи Взаимодействуют. Mater. В. 268 , 1818 (2010). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.091 , Google ScholarCrossref
19.П. Р. Гончаров, У. Data Nucl. Таблицы данных 120 , 121 (2018). https://doi.org/10.1016/j.adt.2017.05.006 , Google ScholarCrossref
20.А. Фридман и соавт. , IEEE Trans. Plasma Sci. 42 , 1321 (2014). https://doi.org/10.1109/TPS.2014.2308546 , Google ScholarCrossref
21.Tech-X Corporation, см. Https://www.txcorp.com/vsim для получения информации о программном инструменте VSim для мультифизического моделирования; Доступ 29 августа 2018. Google Scholar
22.EG Thorsteinsson и JT Gudmundsson, Plasma Sources Sci. Technol. 19 , 015001 (2010). https://doi.org/10.1088/0963-0252/19/1/015001 , Google ScholarCrossref
23.Б. Г. Линдсей и Р. Ф. Стеббингс, Дж. Геофиз. Местожительство Космический Физ. 110 , A12213 (2005). https://doi.org/10.1029/2005JA011298 , Google ScholarCrossref
24.Фелпс А.В., Физ. Химреагент Ссылка Данные 19 , 653 (1990). https://doi.org/10.1063/1.555858 , Google ScholarScitation , ISI
25.Ж.С. Юн и др. J. Phys. Химреагент Ссылка Данные 37 (2), 913 931 (2008). https://doi.org/10.1063/1.2838023 , Google ScholarScitation , ISI
26.Р. К. Янев, В. Д. Лангер и Э. Дуглас младший. Элементарные процессы в водородно-гелиевой плазме: сечения и коэффициенты скорости реакции ( Springer Science & Business Media, V 4 , 1987). Google ScholarCrossref
27.C. Gorse, R. Celiberto, M. Cacciatore, A. Lagana и M. Capitelli, Chem. Phys. 161 , 211 (1992). https://doi.org/10.1016/0301-0104(92)80188-2 , Google ScholarCrossref
28.Х. С. Штрауб, П. Рено, Б. Г. Линдсей, К. А. Смит и Р. Ф. Стеббингс, Phys. Rev. A 54 , 2146 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.54.2146 , Google ScholarCrossref
29.JM Wadehra и JN Bardsley, Phys. Преподобный Летт. 41 , 1795 (1978). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.41.1795 , Google ScholarCrossref
30.SF Biagi, программа Fortran, MAGBOLTZ, версии 8.9 и после (2012) Проект обмена плазменными данными, см. Https://fr.lxcat.net/cache/5b980fe8e8834 . Google ученый
31.H. Tawara, Y. Itikawa, H. Nishimura и M. Yoshino, J. Phys. Химреагент Ссылка Данные 19 , 617 (1990). https://doi.org/10.1063/1.555856 , Google ScholarScitation , ISI
32.П.Л. Гертичке и В. Домке, Физ. Rev. A 47 , 1031 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.47.1031 , Google ScholarCrossref
33.H. Gao, Phys. Rev. A 45 , 6895 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.45.6895 , Google ScholarCrossref
34.L. Marques, J. Jolly и LL Alves, J. Appl. Phys. 15 , 063305 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2779268 , Google ScholarScitation
35.Дж. Карлссон, А. Храбров, И. Каганович, Т. Соммерер и Д. Китинг, Plasma Sources Sci. Technol. 26 , 014003 (2017). https://doi.org/10.1088/0963-0252/26/1/014003 , Google ScholarCrossref
36.Г. Ф. Кнолль, Обнаружение и измерение радиации , 3-е изд. ( Wiley , New York , 2002). Google ученый
37.См. Https://eljentechnology.com/products/liquid-scintillators/ej-301-ej-309 для получения информации о жидких сцинтилляторах и детекторах нейтронов. Google ученый
38.Q. Ji, C.-J. Лин, С. Тиндалл, М. Гарсия-Sciveres, Т. Шенкель и Б. Людевиг, Rev. Sci. Инструм. 88 , 056105 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4981896 , Google ScholarScitation , ISI
39.AC Kaplan, M. Flaska, A. Enqvist, JL Dolan и SA Pozzi, Nucl. Инструм. Methods A 729 , 463 (2013). https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.07.081 , Google ScholarCrossref
40.Д. Чжоу, О. Буске, Т. Лал, Дж. Уэстон и Б. Шёлкопф, « Обучение с локальной и глобальной согласованностью », в материалах 16-й Международной конференции по системам обработки нейронной информации , Уистлер, Британская Колумбия (MIT) Нажмите Cambridge, MA, 2003), стр. 321-328, см http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2981345.2981386 . Google ученый
41.М. Качмарский, К. Черский, Д. Вайсбах, А. И. Килич, Г. Рупрехт и А. Хуке, Acta Phys. Pol. B 48 , 489 (2017). https://doi.org/10.5506/APhysPolB.48.489 , Google ScholarCrossref
42.FE Cecil, H. Liu, JS Yan и GM Hale, Phys. Rev. C 47 , 1178 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevC.47.1178 , Google ScholarCrossref
43.Томас Э. В. Взаимодействие частиц с поверхностями. 3, Атомные данные для синтеза ( Национальная лаборатория Ок-Риджа , 1985). Google ученый
44.Р. Baragiola и П. Риккарди, « эмиссия электронов с поверхности индуцированной медленными ионами и атомами » , в реакционно напыления , Springer Series в материаловедении, Vol. 109, под редакцией D. Depla и S. Mahieu ( Springer , Berlin , 2008). Google ScholarCrossref
45.Y. Yamamura и H. Tawara, At. Data Nucl. Таблицы данных 62 , 149 (1996). https://doi.org/10.1006/adnd.1996.0005 , Google ScholarCrossref
46.CE Kessel et al. , Fusion Eng. Des. 135 , 236 (2018). https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.05.081 , Google ScholarCrossref
47.В. Колобов и В. Годяк, физ. Плазма 26 , 060601 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5093199 , Google ScholarScitation , ISI
48.Дж. Карлссон, А. Храбров, И. Каганович, Т. Соммерер и Д. Китинг, Plasma Sources Sci. Technol. 26 , 014003 (2017). https://doi.org/10.1088/0963-0252/26/1/014003 , Google ScholarCrossref
49.Л. Сюй, А. В. Храбров, И. Д. Каганович и Т. Я. Соммерер, Phys. Плазма 24 , 093511 (2017). https://doi.org/10.1063/1.5000387 , Google ScholarScitation , ISI
50.В. Ян, С. Н. Аверкин, А. В. Храбров, И. Д. Каганович, Ю.-Н. Wang, S. Aleiferis и P. Svarnas, Phys. Плазма 25 , 113509 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5050029 , Google ScholarScitation , ISI
51.Дж. Н. Бахколл, Л. С. Браун, А. Грузинов и Р. Ф. Сойер, Астрон. Astrophys. 383 , 291 (2002). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20011715 , Google ScholarCrossref
52.Y. Wu, e-print arXiv: 1901.08979v1 (2019). Google ученый
53.A. Persaud et al. Rev. Sci. Инструм. 83 , 02B312 (2012). https://doi.org/10.1063/1.3672437 , Google ScholarScitation , ISI
54.Лисовский В.А., Артюшенко К.П., Егоренков В.Д., Физ. Scr. 91 , 085601 (2016). https://doi.org/10.1088/0031-8949/91/8/085601 , Google ScholarCrossref



Источник: lenr.seplm.ru — Investigation of light ion fusion reactions with plasma dischargesJournal of Applied Physics 126, 203302

Написать комментарий