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Bild von Pete Linforth auf Pixabay

Laserbeschleunigungs-Reaktor nähert sich dem Etappenziel, „brennendes Plasma“ zu erzeugen

13. Dezember 2020 | Allgemein | Grenzwissenschaften | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

 

Im Oktober 2010 trieben Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory in einem Gebäude von der Größe von drei US-Fußballfeldern 192 Laserstrahlen an, fokussierten ihre Energie mit dem Schlag eines rasenden Lastwagens zu einem Puls und feuerten ihn auf ein pfefferkorngroßes Kernbrennstoffpellet. So begann eine Kampagne der National Ignition Facility (NIF), um das Ziel zu erreichen, nach dem sie benannt ist: die Zündung einer Kernfusions-Reaktion, die mehr Energie erzeugt, als der Laser einbringt.

Ein Jahrzehnt und fast 3000 Schüsse später erzeugt die NIF immer noch mehr Sprudeln als Knall, was durch das komplexe, schlecht verstandene Verhalten der Laserziele beim Verdampfen und Implodieren behindert wird. Doch mit neuen Zielstrukturen und Laserpulsformen sowie besseren Werkzeugen zur Überwachung der Miniaturexplosionen glauben die NIF-Forscher, einem wichtigen Zwischenziel nahe zu sein, das als „brennendes Plasma“ bekannt ist: ein Fusionsbrand, der durch die Wärme der Reaktion selbst und nicht durch den Einsatz von Laserenergie aufrechterhalten wird.

Die Selbsterhitzung ist der Schlüssel zur Verbrennung des gesamten Brennstoffs und zu einem unkontrollierbaren Energiegewinn. Sobald NIF die Schwelle erreicht hat, lassen Simulationen vermuten, dass es einen leichteren Weg zur Zündung haben wird, sagt Mark Herrmann, der das Fusionsprogramm von Livermore betreut. „Wir arbeiten so hart daran, wie wir können“, sagt er. „Man kann die Beschleunigung in unserem Denken spüren.“ Auch Außenstehende sind beeindruckt. „Man spürt irgendwie, dass es stetigen Fortschritt und weniger Rätselraten gibt“, sagt Steven Rose, Ko-Direktor des Zentrums für Trägheitsfusionsstudien am Imperial College London. „Sie entfernen sich von traditionell gehaltenen Entwürfen und versuchen neue Dinge.“

 

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Die NIF kann sich jedoch nicht den Luxus der Zeit leisten. Der Anteil der NIF-Schüsse, die für die Zündungsbemühungen verwendet werden, wurde von einem Höchststand von fast 60% im Jahr 2012 auf weniger als 30% heute gesenkt, um mehr Schüsse für Stock-Stewardship-Experimente zu reservieren. Diese simulieren nukleare Detonationen, um die Zuverlässigkeit von Sprengköpfen zu überprüfen. In den letzten Jahren versuchten die Präsidentschaftshaushalte wiederholt, die Forschung im Bereich der Trägheitsfusion am NIF und anderswo zu kürzen, nur um sie dann vom Kongress erhalten zu lassen. Der Geldgeber des NIF, die Nationale Behörde für nukleare Sicherheit (NNSA), überprüft zum ersten Mal seit 5 Jahren die Fortschritte der Maschine. Unter dem Druck, das Atomwaffenarsenal zu modernisieren, könnte die Behörde über eine weitere Verlagerung hin zur Verwaltung der Lagerbestände entscheiden. „Fragt Mike Dunne, der die Fusionsenergie-Bemühungen von Livermore von 2010 bis 2014 leitete, ob das Zündprogramm ausgemustert wird. “ Die Entscheidung ist gefallen.“

Die Fusion wird seit langem als eine kohlenstofffreie Energiequelle angesehen, die mit leicht verfügbaren Wasserstoffisotopen betrieben wird und keinen langlebigen radioaktiven Abfall produziert. Aber es bleibt ein ferner Traum, selbst für die langsam brennenden, krapfenförmigen Magnetöfen wie das ITER-Projekt in Frankreich, das einen Energiegewinn irgendwann nach 2035 anstrebt.

NIF und andere Trägheitsfusionsgeräte würden weniger einem Ofen als vielmehr einem Verbrennungsmotor ähneln und Energie durch schnelle Explosionen der winzigen Brennstoffpellets erzeugen. Während einige Fusionslaser ihre Strahlen direkt auf die Pellets richten, sind die Schüsse des NIF indirekt. Die Strahlen erhitzen eine Golddose von der Größe eines Bleistiftradierers, der als Hohlraum bezeichnet wird und einen Puls von Röntgenstrahlen aussendet, die die Fusion entzünden sollen, indem sie die Brennstoffkapsel in ihrem Zentrum auf mehrere zehn Millionen Grad erhitzen und auf Milliarden von Atmosphären komprimieren.

Aber die Schüsse in den ersten drei Jahren der Zündkampagne lieferten nur jeweils etwa 1 Kilojoule (kJ) Energie, weniger als die 21 kJ, die durch den Röntgenpuls in die Kapsel gepumpt wurden, und weit weniger als die 1,8 Megajoule (MJ) im ursprünglichen Laserpuls. Siegfried Glenzer, der die anfängliche Kampagne leitete, sagte, das Team sei „übermäßig ehrgeizig“ gewesen, um die Zündung zu erreichen. „Wir haben uns zu sehr auf Simulationen verlassen“, sagt Glenzer, der jetzt am SLAC National Accelerator Laboratory arbeitet.

 

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Nach der fehlgeschlagenen Zündkampagne verstärkten die NIF-Forscher ihre Diagnoseinstrumente. Sie fügten weitere Neutronendetektoren hinzu, um eine 3D-Ansicht der Orte zu erhalten, an denen die Fusionsreaktionen stattfanden. Ausserdem passten sie vier ihrer Laserstrahlen so an, dass sie kurz nach der Implosion hochleistungsfähige, ultrakurze Impulse erzeugen konnten, um dünne Drähte in der Nähe des Ziels zu verdampfen. Die Drähte wirken wie eine Röntgenblitzlampe, die in der Lage ist, den Brennstoff bei seiner Kompression zu sondieren. „Es ist wie ein CT-Scan“, sagt der Planetenforscher Raymond Jeanloz von der Universität von Kalifornien in Berkeley, der NIF verwendet, um die Drücke im Kern von Riesenplaneten wie Jupiter nachzubilden. (Etwa 10% der NIF-Aufnahmen sind der Grundlagenforschung gewidmet).

Mit ihrer schärferen Sicht haben die Forscher Energielecks aus dem implodierenden Brennstoffpellet aufgespürt. Einer kam an der Stelle, an der ein winziges Röhrchen vor dem Schuss Treibstoff in die Kapsel injizierte. Um das Leck zu stopfen, machte das Team das Rohr noch dünner. Andere Undichtigkeiten wurden auf die Kunststoffhülle der Kapsel zurückgeführt, so dass die Forscher die Herstellung umgestalteten, um Unebenheiten von nur einem Millionstel Meter zu glätten. Die verbesserte Diagnostik „hilft den Wissenschaftlern wirklich, zu verstehen, welche Verbesserungen erforderlich sind“, sagt Mingsheng Wei vom Labor für Laserenergetik der Universität Rochester.

Das Team hat auch mit der Form der 20-Nanosekunden-Laserpulse gespielt. Die Leistung der frühen Schüsse stieg langsam an, um zu vermeiden, dass der Brennstoff zu schnell erhitzt wird und sich schwerer komprimieren lässt. Spätere Pulse wurden aggressiver, so dass die Kunststoffkapsel weniger Zeit hatte, sich während der Kompression mit dem Brennstoff zu vermischen, eine Taktik, die die Ausbeute etwas erhöhte.

In der aktuellen Kampagne, die 2017 begonnen wurde, erhöhen die Forscher die Temperaturen, indem sie den Hohlraum und die Kapsel um bis zu 20% vergrößern, wodurch die Röntgenenergie, die die Kapsel absorbieren kann, erhöht wird. Um den Druck zu erhöhen, verlängern sie die Dauer des Pulses und wechseln von Kunststoffkapseln zu dichteren Diamantkapseln, um den Treibstoff effizienter zu komprimieren.

NIF hat wiederholt Ausbeuten von annähernd 60 kJ erreicht. Aber Herrmann sagt, dass ein kürzlicher Schuss, der auf der Tagung der Abteilung für Plasmaphysik der American Physical Society Anfang dieses Monats diskutiert wurde, diese Zahl noch übertroffen hat. Es sind Wiederholungsschüsse geplant, um abzuschätzen, wie nahe sie einem brennenden Plasma kamen, was voraussichtlich bei etwa 100 kJ der Fall sein wird. „Das ist ziemlich aufregend“, sagt er.

 

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Selbst bei maximaler Kompression glauben die NIF-Forscher, dass nur das Zentrum des Brennstoffs heiß genug ist, um zu zünden. Aber in einem ermutigenden Ergebnis sehen sie Hinweise darauf, dass der heiße Punkt durch die frenetisch bewegten Heliumkerne oder Alphateilchen, die durch die Fusionsreaktionen entstehen, einen Aufheizschub erhält. Wenn die NIF nur etwas mehr Energie hineinpumpen kann, sollte sie eine Welle auslösen, die aus dem Brennpunkt herausrast und dabei Brennstoff verbrennt.

Herrmann sagt, das Team müsse noch ein paar weitere Tricks ausprobieren, von denen jeder die Temperaturen und Drücke auf ein Niveau bringen könnte, das hoch genug ist, um das brennende Plasma und die Zündung aufrechtzuerhalten. Sie testen verschiedene Hohlraumformen, um die Energie besser auf die Kapsel zu konzentrieren. Sie experimentieren mit doppelwandigen Kapseln, die Röntgenstrahlungsenergie effizienter einfangen und übertragen könnten. Und indem sie den Brennstoff in einen Schaum innerhalb der Kapsel tränken, anstatt ihn als Eis an den Kapselwänden einzufrieren, hoffen sie, einen besseren zentralen Hot Spot zu bilden.

Wird das ausreichen, um eine Zündung zu erreichen? Wenn diese Schritte nicht ausreichen, wäre eine Verstärkung der Laserenergie die nächste Option. NIF-Forscher haben Upgrades an vier der Strahllinien getestet und konnten einen Energieschub erzielen, der, wenn die Upgrades auf alle Strahlen angewendet würden, die gesamte Anlage nahe an 3 MJ bringen würde.

Diese Aufrüstungen würden natürlich Zeit und Geld kosten, die NIF möglicherweise am Ende nicht erhalten würde. Die Fusionswissenschaftler am NIF und anderswo warten gespannt auf die Schlussfolgerungen der NNSA-Überprüfung. „Wie weit können wir kommen?“ fragt Herrmann. „Ich bin ein Optimist“, sagt Herrmann. Wir werden das NIF so weit wie möglich vorantreiben.“

 

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Auch unsere Vorgänger konnten bis vor etwa sechs Millionen Jahren noch selbst Vitamin C im Körper herstellen. Durch eine Mutation ging diese Fähigkeit allerdings verloren. Man vermutet, dass es daran liegt, weil wir damals täglich über die frische Nahrung so viel Vitamin C aufgenommen haben, dass eine eigene Herstellung nicht mehr nötig war. So nahm der Steinzeitmensch durch seine Ernährung etwa 40-mal mehr Vitamin C zu sich als der Mensch heute. Womit die Natur allerdings nicht gerechnet hatte, ist unsere heutige nährstoffarme Ernährung. Und leider kann eine einmal verlorene Fähigkeit des Stoffwechsels nicht mehr wiedergewonnen werden.

Somit ist es immens wichtig das Allroundgenie Vitamin C täglich ausreichend zu sich zu nehmen. Und zwar nicht nur im Winter, sondern wirklich ganzjährig. Denn der Name „Allroundgenie“ ist Programm und belegt, dass das bekannteste Vitamin auch das am meisten unterschätzte ist. So spielt Vitamin C eben nicht nur eine wichtige Rolle bei der Unterstützung des Immunsystems im Winter, sondern es ist für rund 15000 Stoffwechselabläufe täglich unentbehrlich. hier klicken 

 


Der menschliche Körper besteht zum größten Teil aus Eiweiß und Wasser. Was uns aber funktionstüchtig macht und unserem Körper Festigkeit verleiht sind

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letztendlich Mineralstoffe – speziell Magnesium und Calcium.
Dabei ist Calcium mehr als jeder andere Mineralstoff in unserem menschlichen Körper enthalten. Wie wir alle wissen, ist es unentbehrlich für unsere ca. 215 Knochen und Zähne und deren Erhaltung. Gerade weil unsere Knochen als lebendes Gewebe einem ständigen Auf- und Abbauprozess unterliegen, ist die ausreichende Verfügbarkeit von Calcium zur Erhaltung unserer Knochen unabdingbar. Aber Calcium hat noch weitere wichtige Aufgaben wie nämlich im Hinblick auf unsere Blutgerinnung, unseren Energiestoffwechsel sowie auch unserer Muskelfunktion. Selbst für unsere Verdauung spielt Calcium eine wichtige Rolle, da es zu einer normalen Funktion von unseren hierfür benötigten Verdauungsenzymen beiträgt. Was viele nicht wissen ist ferner, dass Calcium aber auch zu einer normalen Signalübertragung zwischen unseren Nervenzellen beiträgt.
Die EU-Kommission hat insoweit all diese festgestellten Wirkungen und Aufgaben von Calcium offiziell in einer Liste bestätigt, in der zusammenfassend aufgeführt wird, wozu Calcium als Nährstoff in unserem Körper im Einzelnen für unsere Gesundheit beitragen kann, nämlich
–    normaler Blutgerinnung
–    normalen Energiestoffwechsel
–    normaler Muskelfunktion
–    normalen Signalübertragung zwischen den Nervenzellen
–    normaler Funktion von Verdauungsenzymen
Calcium wird ferner benötigt zur Erhaltung normaler Knochen und normaler Zähne;Calcium hat zudem eine Funktion bei der Zellteilung und Zellspezialisierung.
Aber auch der Mineralstoff Magnesium hat ein schier unglaublich breites Spektrum an unterschiedlichen Aufgaben innerhalb unseres Körpers.

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Heute weiß man, dass Vitamin D bzw. D3 nicht nur zur Erhaltung normaler Knochen beiträgt, sondern auch für andere Funktionen wichtig ist, indem es nämlich auch zur Erhaltung normaler Zähne, zur Erhaltung einer normalen Muskelfunktion, zu einer normalen Aufnahme/Verwertung von Calcium und Phosphor sowie zu einem normalen Calciumspiegel beiträgt. Ferner trägt Vitamin D zu einer normalen Funktion unseres Immunsystems bei und hat eine Funktion bei der Zellteilung.

Was viele vielleicht nicht wissen, ist aber, dass Vitamin K bzw. Vitamin K2 zur Erhaltung normaler Knochen beiträgt. Damit das in der Nahrung aufgenommene Calcium korrekt transportiert und verwertet werden kann, benötigt unser Körper nämlich zwei wichtige Proteine, das sog. Matrix-Gla-Protein (MGP) und das Hormon Osteokalzin, die jeweils von Vitamin K2 aktiviert werden. Ohne Vitamin K2 bleiben diese körpereigenen Proteine inaktiv mit der Folge, dass dadurch nicht nur die Knochen im Laufe der Zeit langsam entkalken können, sondern dass das aufgenommene Calcium nutzlos ausgeschieden oder abgelagert wird, wodurch es langfristig sogar zu unliebsamen Verkalkungen im Körper kommen kann. Die Funktion von Vitamin K2 auf unsere Gesundheit ist daher nicht zu unterschätzen, weshalb auf eine ausreichende Versorgung unseres Körpers mit Vitamin K2 peinlichst geachtet werden sollte.

Damit die wichtige Gesundheit Ihrer normalen Knochen gewährleistet bleibt, haben wir uns dazu entschlossen, diese hierfür vorstehend aufgezeigten Nährstoffe in einem  Produkt zusammenzuführen und zu vereinen, nämlich in unserer Produktneuheit „Vitamine K2 + D3 & Calcium“. hier klicken 

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Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Kurkuma genauso wirksam gegen Entzündungen im Körper vorgeht wie so manch einschlägiges Medikament wie z. B. Hydrokortison, Phenylbutazon (Mittel gegen rheumatische Schmerzen, das jedoch so starke Nebenwirkungen hat, dass es nur noch selten verordnet wird), Aspirin und Ibuprofen – allerdings ohne deren schädliche Nebenwirkungen.
Die stark  antioxidative Wirkung von Kurkuma verhindert auch die Oxidation von Cholesterin. Und Cholesterin wird erst so richtig gefährlich, wenn es oxidiert, da es erst dann die Blutgefässe schädigt und so die Entstehung einer Arteriosklerose fördert.
Verschiedene Studien lassen ferner den Schluss zu, dass Kurkuma generell eine Schutzfunktion bei vielen Atemwegserkrankungen aufweist. Der Wirkmechanismus ist vermutlich wieder mit dem stark entzündungshemmenden und antioxidativen Potential erklärbar.
Da Kurkuma ein fettlöslicher Nährstoff ist, wird er im Darm des Menschen grundsätzlich schlecht resorbiert. Um dennoch das volle gesundheitliche Potential dieser fantastischen Natursubstanz nutzen zu können, haben wir unsere Kurkuma-Kapseln mit der Biosystem-Technologie veredelt. Diese sorgt für eine wesentlich bessere Bioverfügbarkeit. Probieren Sie es selber aus. Sie werden begeistert sein! hier klicken 

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