Китай создал компактное нейтронное устройство нового поколения на основе ядерной реакции водорода и лития

Китайские исследователи разработали компактное ядерное устройство, способное генерировать мощные нейтронные пучки с использованием обычных элементов — водорода и лития.

Созданная в одном из ведущих военно-промышленных центров Китая на северо-западе страны, эта передовая частица-пушка применяет уникальную электромагнитную технологию для направления протонов водорода в атомы лития. В результате возникает необычная форма ядерного синтеза, ранее не наблюдавшаяся в экспериментах. Она формирует узкий нейтронный луч толщиной с гвоздь, способный производить до 10 миллиардов быстрых нейтронов в секунду.

Каждый нейтрон в пучке несет около 3 миллионов электрон-вольт, уровень энергии, схожий с энергией частиц, выбрасываемых при взрывах атомных бомб. Но в отличие от бомб, эти нейтроны служат мирным — или, по крайней мере, универсальным — целям. Благодаря отсутствию электрического заряда нейтроны могут проходить сквозь плотные материалы без помех, за что и получили прозвище «атомные фонарики».

В контролируемых пучках они становятся точными инструментами для выявления микроскопических деталей в материалах или органических тканях. Они жизненно важны для сканирования трещин в мостах или крыльях самолетов, выявления опухолей, обнаружения взрывчатых веществ или даже исследования атомных структур вирусов. Как отметили исследователи, нейтронные пучки когда-то считались областью массивных установок, но теперь это не так.

Хотя нейтронное оружие, такое как «чистая бомба» времен Холодной войны, было создано для убийства без повреждения инфраструктуры, практическое оружие направленной энергии остается в сфере научной фантастики. Исследователи подчеркивают, что «нет никаких доказательств того, что водородно-литиевая пушка может быть немедленно использована в качестве оружия».

Главная особенность этой системы — её удивительная компактность. По информации Сианьского исследовательского института передовых систем управления, импульсный привод не превышает по размеру обычный огнетушитель и работает от постоянного тока мощностью всего 10 Вт. Внутри установлен механический механизм, где ударный молоточек активирует пьезоэлектрическую керамику, создавая мощные электрические разряды напряжением до миллиона вольт за считанные наносекунды.

Эти мощные электрические разряды направляются в миниатюрный ядерный реактор — по размеру не больше кофейной чашки. Там они вызывают перегрев водородного газа, формируя электромагнитную ловушку, способную сжимать плазму до почти идеальной сферы. В этом состоянии протоны фокусируются и запускаются в катод, покрытый литием.

Ключевое технологическое достижение — так называемый «поляризованный резонанс», который радикально повышает шансы на синтез, увеличивая его эффективность в миллион раз по сравнению с традиционными методами. В экстремальных условиях этой реакции синтезируются такие элементы, как бериллий и бор, сопровождаясь мощным выбросом нейтронной энергии.

Что отличает эту реакцию, так это использование легкодоступных материалов. Как написал в статье группы Юань Цзюнь, старший инженер и ведущий исследователь: «Самая примечательная особенность этой реакции заключается в использовании совершенно обычных материалов: обычного лития и водорода».

Водород и литий, оба центральные для движения зеленой энергии, теперь доказывают себя в качестве ключевых игроков в компактной ядерной науке. Команда подчеркнула их высокие сечения реакции и бонус эффектов размножения нейтронов.

В исследовании, опубликованном в журнале High Power Laser and Particle Beams, также подчеркивается, что «этот метод до сих пор не упоминался ни в одной опубликованной работе», что подчеркивает его оригинальность.

Система также работала в течение целых 30 минут без перерыва в тестовых запусках, что подтверждает ее надежность. Как резюмируют авторы:

«Она представляет собой автономную систему генерации импульсов, отличающуюся четырьмя важными преимуществами: отсутствие необходимости во внешних источниках питания высокого напряжения, электронно-управляемая повторяемая работа без ограничений рабочего цикла, существенные возможности усиления мощности и экономичная конструкция с простотой конструкции и эксплуатационной надежностью».

Источник: wonderfulengineering.com