The Spacetime Metric
Section 2Ingénierie de la fusion

L'échelle de réseau

Université. · 2 min de lecture

Ce qu'elle propose

Traiter la barrière de Coulomb comme une grandeur environnementale plutôt que comme une constante. Empaqueter du deutérium dans un métal si densément que les électrons propres du métal annulent en partie la charge entre les noyaux, puis fournir un petit déclencheur. La barrière ne disparaît pas ; le taux de réaction à une énergie donnée monte, d'un facteur qui ne dépend que du solide dans lequel se trouvent les noyaux. Cette seule phrase est l'affirmation institutionnellement la plus solide de tout ce programme, et c'est l'échelon par lequel toute page sur l'énergie devrait passer.

À qui elle s'adresseIngénieurs des matériaux · Physiciens nucléaires

Pourquoi la bibliothèque le suggère

Parcourez les échelons que l'équipe de Glenn a réellement gravis — charger le métal, écranter la charge, déclencher le faisceau, lire les neutrons — une étape à la fois.

Avant de toucher à quoi que ce soit : à quoi vous attendez-vous ?

C'est facultatif et il n'y a aucune note. L'instrument ci-dessous fonctionne de la même façon, que vous répondiez ou non.

Un métal chargé en deutérium est déclenché par un faisceau de photons, et des neutrons en ressortent. Dans quelles conditions pensez-vous que le combustible soit tenu pendant ce temps ?

La campagne de Glenn, étape par étape

Voici l'expérience qui porte les deux articles de Physical Review C, dans l'ordre où elle se déroule vraiment. Chargez un métal de deutérium jusqu'à ce que les noyaux se logent dans les interstices du cristal. Laissez les électrons du métal écranter la charge entre eux. Déclenchez avec un faisceau de photons. Puis lisez les neutrons qui ressortent d'un combustible qui n'a jamais bougé. Parcourez les cinq étapes et regardez la chaîne se refermer.

Les cinq étapes de la campagne

Étape 1 / 5 — Charger le métal

Le métal chargé
Le réseau, le faisceau et les énergies de neutron que lisent les détecteursÀ gauche, une coupe du métal chargé : des atomes hôtes en grille carrée, des noyaux de deutérium logés dans les interstices, et un nuage ombré d'électrons du métal dessiné entre une paire. Une flèche venue de la gauche marque l'arrivée du faisceau de photons ; un neutron libéré quitte un deuton et en frappe un autre, qui rencontre aussitôt un voisin immobile et émet le neutron de fusion. À droite, un axe d'énergie logarithmique porte les groupes de neutrons relevés, chacun apparaissant à l'étape qui le produit.
    La règle de précision que tient cet instrument : l'écrantage augmente le taux d'effet tunnel en abaissant la barrière effective que la paire affronte. Il n'abaisse pas la loi de Coulomb nue, et rien ici ne déplace la constante de Planck ni la constante de structure fine. L'augmentation est calculée à partir de l'énergie d'écrantage mesurée de l'hôte, par les fonctions mêmes qu'emploie l'explorateur d'écrantage de cette page.Rien ici ne bouge tout seul. Le dessin ne change que lorsque vous avancez d'une étape.

    Montage dans l’article

    On tasse du deutérium dans du titane ou de l'erbium jusqu'à ce que les noyaux se logent dans les interstices du cristal lui-même, à la densité d'un solide et à température ambiante. Il n'y a ici ni plasma ni aimant : ce sont les atomes du métal qui tiennent le combustible en place.

    Ce que porte cette étape

    Deutérium retenu dans le réseau
    1E22–1E23 par centimètre cube

    Ce que ces articles rapportent, ce sont des réactions, et l'énergie est entrée sous forme de rayons gamma. Le gain net d'énergie est une autre mesure, et elle n'a pas été faite. Un réacteur qui rendrait plus qu'il ne prend brûlerait du combustible, ce qui est une phrase à part et un jalon à part.

    Portée : cet instrument dessine la chaîne publiée de la campagne de 2020 et les énergies qui s'y rattachent. Il ne calcule aucune section efficace, aucune chaleur et aucune puissance de sortie.

    Chaque nombre de cet instrument provient de ces fiches sources

    L'équipe de la NASA Glenn a chargé de l'erbium et du titane de deutérium, a frappé les échantillons d'un faisceau de rayonnement de freinage ne dépassant pas 2,9 millions d'électronvolts, et a mesuré des neutrons de 2,45 MeV — la signature de la fusion deutérium-deutérium — de façon répétable, depuis un combustible qui ne bouge jamais (Novel nuclear reactions in bremsstrahlung-irradiated deuterated metals, 2020). Le programme autour de cette mesure, y compris la revue à quatre panélistes dont la tâche était de l'attaquer, est exposé dans Lattice Confinement Fusion Overview (2020) et en langage clair pour ingénieurs dans A New Way of Triggering Nuclear Fusion (2022), qui donne le chiffre de chargement qui la fait fonctionner : environ dix puissance vingt-trois deutérons par centimètre cube, neuf ordres de grandeur plus dense qu'un plasma confiné magnétiquement. L'ampleur de l'effet d'écrantage n'est pas un modèle, elle est mesurée sur un accélérateur : dans le titane, l'énergie d'écrantage est d'environ 27 électronvolts, dans le palladium d'environ 310, dans l'oxyde de palladium d'environ 600 — et à une énergie de bombardement de 2,5 kiloélectronvolts, l'oxyde de palladium fusionne environ cent fois plus souvent que le taux à noyau nu (Screening energy for low energy nuclear reactions in condensed matter, 2020). Le compte rendu du mécanisme par la NASA et la Marine, mis en regard d'un déplacement mesuré de la demi-vie du béryllium-7 quand il est encagé à l'intérieur d'un fullerène, est Electron Screened and Enhanced Nuclear Reactions (2022).

    L'expérience ou la construction

    Le prochain échelon n'est pas une machine plus grosse, c'est une série de matériaux. Les énergies d'écrantage de Kasagi ont été mesurées sur une poignée d'hôtes. Personne n'a fait tourner le balayage complet : charger vingt hôtes et chimies d'hôte différents — métaux, oxydes, alliages, films nanostructurés — à une stœchiométrie mesurée, tirer le même faisceau de deutérons à basse énergie sur chacun, et publier l'énergie d'écrantage en fonction du matériau. La mesure qui tranche est l'énergie d'écrantage en électronvolts, par hôte, avec le taux de charge mesuré indépendamment, tracée de sorte qu'un ingénieur des matériaux puisse y lire dans quel solide construire un réacteur. Ce graphique n'existe pas et c'est le document manquant le plus utile du domaine, à lui seul.

    Contexte de recherche

    L'effet figure dans deux articles de Physical Review C avec une signature de la NASA, revu par un panel réuni pour le contester, et l'étude des matériaux qui le sous-tend reste mince.

    Prenez cette fiche

    La mesure qui tranche
    La mesure qui tranche est l'énergie d'écrantage en électronvolts, par hôte, avec le taux de charge mesuré indépendamment, tracée de sorte qu'un ingénieur des matériaux puisse y lire dans quel solide construire un réacteur.
    Ce qu'il faut pour commencer
    Université.
    L'ingénieur qu'elle forme
    C'est la fiche qui fait le point que la thèse ne cesse de répéter : le goulot d'étranglement est la science des matériaux, non la théorie.

    Ce sur quoi elle repose

    Sa place dans le programme

    La fusion par confinement dans un réseau : le substrat énergétique