Los científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk (TPU), junto con colegas del Instituto de Electrónica de Alta Corriente de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, han estudiado las características de la radiación de los electrones «fugitivos» formados durante la fusión termonuclear.
Los investigadores han determinado las características espectrales-angulares de la emisión de electrones en varios radiadores y han desarrollado un método para su identificación fiable. Los resultados se han publicado en la revista JETP Letters.
Muchos equipos científicos internacionales se dedican al desarrollo de fuentes de energía termonuclear. Para ello, está previsto utilizar un reactor especial para la fusión de los núcleos de isótopos de hidrógeno (tokamak).
Es una gran cámara en la que el plasma se calienta mediante una corriente circulante a temperaturas de hasta cientos de millones de grados. Da lugar a una reacción de fusión y sus productos transportan energía, que luego se procesa en electricidad.
Se está investigando otro enfoque para el uso de la tecnología láser. Estamos hablando de obtener una reacción termonuclear sincronizando los flujos de varias docenas de láseres en el punto donde se coloca la cápsula que contiene el «combustible» termonuclear.
Sin embargo, existen algunos problemas con la creación de instalaciones termonucleares efectivas, según Alexander Potylitsyn, profesor de la Escuela de Investigación de TPU de Física de Procesos de Alta Energía.
«Todos estos enfoques se basaron en la conocida conclusión teórica de que los productos de una reacción termonuclear son principalmente neutrones y partículas alfa que interactúan con la pared frontal del reactor. Sin embargo, resultó que también hay electrones con muy alta energía Pueden llevar una carga de radiación adicional en la pared, lo que conducirá a su destrucción prematura. Dichos electrones, llamados «fugitivos», están siendo investigados intensamente ahora «, le dice a Sputnik.
Los científicos han llevado a cabo experimentos con electrones «fugitivos», principalmente utilizando instalaciones modelo, que deberían generar electrones de aproximadamente la misma energía que en el curso de una reacción termonuclear.
Los investigadores del Instituto de Electrónica de Alta Corriente llevaron a cabo una serie de experimentos similares sobre los flujos de electrones de los aceleradores de alta corriente. Sin embargo, la energía de estas instalaciones no era suficiente para la investigación a gran escala, por lo que decidieron continuar los experimentos utilizando el acelerador en la Universidad Politécnica de Tomsk.
“Ahora estamos estudiando las características de la radiación óptica de los electrones en el Microtrón de TPU, en el que los electrones se aceleran a un [nivel] de energía de 3-6 MeV. Este es exactamente el rango de energía adecuado para nosotros. Nuestros colegas de Italia y China se centran principalmente en fuentes de electrones de alta corriente, en las que la energía no supera 1 MeV. En 2019, llevamos a cabo los primeros experimentos con electrones a un [nivel] de energía de 6 MeV «, dice Alexander Potylitsyn.
En la actualidad, los investigadores están realizando experimentos con electrones a un nivel energético de 3 MeV, primero utilizando radiadores de cuarzo, polimetilmetacrilato y zafiro. Para detectar electrones, los científicos proponen utilizar métodos para registrar la radiación de Cherenkov causada por estos electrones cuando pasan a través de un entorno transparente a una velocidad que excede la velocidad de fase de propagación de la luz en él.
Los autores del estudio fueron los primeros en desarrollar una técnica eficaz para separar la radiación de electrones de Cherenkov de la radiación de fondo isotrópica. Planean seleccionar las características óptimas del radiador y la geometría para registrar la radiación de Cherenkov de los electrones fuera de control, así como determinar el material comercialmente eficaz para un radiador, su resistencia a la radiación, características ópticas, capacidad de fabricación y mucho más.omo resultado, los científicos desarrollarán recomendaciones para crear detectores eficientes para reactores termonucleares planificados y en funcionamiento.