KMS Fuzja

KMS Fusion była pierwszą prywatną firmą, która podjęła próbę wyprodukowania reaktora termojądrowego przy użyciu metody inercyjnej syntezy jądrowej (ICF). Podstawowa koncepcja, opracowana w 1969 roku przez Keitha Bruecknera , polegała na nasyceniu małych szklanych kul gazem opałowym, a następnie sprasowaniu kuli za pomocą laserów , aż osiągną wymaganą temperaturę i ciśnienie. W maju 1974 zademonstrowali neutronów zgodną z niewielkimi poziomami zdarzeń fuzji w celu wypełnionym DT, co było pierwszym opublikowanym sukcesem tej techniki.

Nieznane firmie, kiedy zaproponowała ten pomysł w 1969 roku, kilka laboratoriów Amerykańskiej Komisji Energii Atomowej (AEC) również pracowało nad tą samą koncepcją, która w tamtym czasie była ściśle tajna. Laboratoria nieustannie sprzeciwiały się wysiłkom KMS. Kiedy pomyślne testy spełniły przewidywania laboratorium, znacznie poniżej własnych przewidywań KMS, AEC wykorzystała sukces jako dowód, że ich projekty były lepsze. Firma próbowała zorganizować fundusze z AEC na dalszy rozwój, ale założyciel firmy, Kip Siegel , zmarł w 1975 r., Zeznając przed Kongresem na ten temat.

Firma kontynuowała działalność na głównym rynku ICF przez kilka następnych lat, najpierw korzystając z polisy ubezpieczeniowej na życie firmy Siegel , a następnie z funduszy z AEC. Pod koniec lat siedemdziesiątych programy symulujące proces ICF wykazały, że potrzebne są znacznie większe lasery, a dalsze finansowanie KMS do lat osiemdziesiątych było prawie całkowicie związane z produkcją peletów paliwowych i doświadczeniem w obchodzeniu się z trytem . W 1991 roku program ten został przeniesiony do General Atomic w Kalifornii i KMS został zamknięty.

Historia

Firma KMS Industries

Kip Siegel założył KMS Industries 8 lutego 1967 r. Siegle wcześniej założył Conductron w celu opracowania radaru bocznego, ale firma stała się bardziej znana z rozwoju holografii . Siegel sprzedał Conductron firmie McDonnell-Douglas w 1967 roku i niemal natychmiast zaczął spierać się z kierownictwem o przyszłość dywizji. Odszedł i założył KMS. Za pieniądze ze sprzedaży Conductronu kupił kilka firm i utworzył mini- konglomerat .

Siegel utworzył również dział badawczy w El Segundo w Kalifornii i zatrudnił Keitha Bruecknera , jednego z założycieli wydziału fizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego , do kierowania nim na zasadzie konsultacji. Brueckner był również konsultantem wielu innych organizacji, w tym Departamentu Obrony oraz programu syntezy jądrowej Komisji Energii Atomowej (AEC) .

Wstępny pomysł

W ramach swojej pracy z AEC Brueckner mógł podróżować na spotkanie badaczy syntezy jądrowej w Nowosybirsku w 1968 roku . Dziś spotkanie to znane jest jako impreza pożegnalna dla tokamaka , choć wówczas nie uważano tego za szczególnie ważne. Podczas tego spotkania zaprezentowano również wiele innych nowatorskich koncepcji syntezy jądrowej. Wśród nich były sowieckie eksperymenty z wykorzystaniem laserów do bezpośredniego podgrzewania paliw gazowych do temperatur syntezy jądrowej, dziesiątek milionów stopni. Zespoły brytyjskie, włoskie i francuskie również informowały o podobnych eksperymentach, przy czym zarówno radzieckie, jak i francuskie eksperymenty donosiły o produkcji syntezy jądrowej neutrony .

Praca KMS w dziedzinie holografii uczyniła ich ekspertami w dziedzinie technologii laserowej, a ten temat w naturalny sposób zainteresował Bruecknera. Po powrocie do Stanów Zjednoczonych Brueckner przedstawił nową koncepcję fuzji indukowanej laserem, która obejmowała kompresję i implozję, w przeciwieństwie do bezpośredniego ogrzewania. Brueckner oparł swoją koncepcję na bomby wodorowej Tellera-Ulama , o czym wiedział z powodu prac kontraktowych, które wykonał w Los Alamos tuż po teście Ivy Mike w 1953 roku.

W tej koncepcji paliwo termojądrowe jest zarówno podgrzewane, jak i sprężane przez siłę zewnętrzną. Kompresja znacznie skraca czas reakcji fuzji i pozwala na całkowite spalenie paliwa w ciągu mikrosekund. W bombie kompresję zapewniają promienie rentgenowskie emitowane przez małą bombę atomową znaną jako „pierwotna”. Pomysł Bruecknera polegał na zastąpieniu promieni rentgenowskich światłem lasera; byłoby to znacznie mniej wydajne, ale wydawało się wystarczające dla niewielkiej ilości lekkiego paliwa.

kontrakt DOD

Jesienią 1968 roku, wkrótce po powrocie do Stanów Zjednoczonych, Brueckner napisał raport dla AEC na temat systemów laserowych i koncepcji fuzji ogniskowej, które również zostały zaprezentowane na spotkaniu. Zaproponował mały program badawczy w celu dalszego zbadania tych koncepcji, ale AEC okazał się niezainteresowany. Następnie zwrócił się do Departamentu Obrony , a oni okazali chęć sfinansowania wstępnych badań. Ponieważ była to informacja niejawna , nie pozwolono mu powiedzieć Siegelowi o swoim pomyśle.

Współpracując z ekspertem w dziedzinie fizyki matematycznej , Johnem Faulknerem, a później Raymondem Grandeyem, stworzyli jednowymiarową symulację komputerową, która uwzględniała energię wejściową z lasera, przewodzenie tej energii przez elektrony w powstałej plazmie oraz powstawanie fal uderzeniowych z powodu szybkiego nagrzewania. Ku ich zaskoczeniu liczba reakcji była znacznie wyższa, niż początkowo oczekiwali, co oznaczało, że wymagany laser był około 10 000 razy słabszy, niż obliczyły zespoły brytyjskie i francuskie; do wywołania zapłonu potrzeba około 1 kilodżula energii lasera. W tamtym czasie lasery osiągały poziom energii zaledwie około 100 J, w porównaniu z około 10 J zaledwie kilka lat wcześniej. Sugeruje to, że lasery o wymaganej energii będą dostępne w ciągu najbliższych kilku lat.

Brueckner przekazał wynik DOD i wyjaśnił, że wydaje się on niezwykle ważny w przypadku krótkoterminowych zastosowań komercyjnych.

Klasyfikacja

Biorąc pod uwagę OK od DOD, Brueckner ujawnił pracę Siegelowi w 1969 roku. Czuł jednak również, że AEC prawdopodobnie ją sklasyfikowa. Siegel udał się do Waszyngtonu, aby naradzić się z dyrektorem badań w AEC, Paulem McDanielem, pod warunkiem, że AEC potraktuje to jako tajemnicę handlową. McDaniel stwierdził, że przed kontynuowaniem powinni najpierw złożyć wniosek o patenty na tę koncepcję. Brueckner wrócił do Kalifornii i napisał kilka patentów, które zostały złożone latem 1969 roku.

Brueckner później dowiedział się, że AEC wysłało wnioski patentowe do Livermore (LLNL) i Los Alamos , co wywołało „poważną burzę krytyki i niepokoju”. Jakby tego było mało, w szeregach AEC pojawiły się również znaczne negatywne nastroje wobec rządowego programu syntezy jądrowej; dywizje reaktorów rozszczepienia były zdenerwowane, że ludzie zajmujący się syntezą jądrową niezmiennie przedstawiają zalety syntezy jądrowej nad rozszczepieniem pod względem bezpieczeństwa reaktora. James Tuck napisał do dyrektora AEC, Glenna Seaborga po jednym z takich wydarzeń, stwierdzając, że byli „… zdenerwowani każdą wzmianką o względnych zaletach syntezy jądrowej nad rozszczepieniem, a zwłaszcza jakąkolwiek wzmianką o zagrożeniach związanych z reaktorem”. Chet Holifield , jeden z członków Wspólnego Komitetu Kongresu ds. Energii Atomowej bez ogródek skierował swoje uczucia na stronę syntezy jądrowej: „Nie chcę, aby ta sprawa z syntezą jądrową, ta umowa z ciastem na niebie, odwróciła uwagę AEC lub Kongresu od kontynuacji i prowadzenia [programu hodowców]”. Wszystko to doprowadziło do znacznej złej woli prawie wszystkich na orbicie AEC wobec tego nagłego ogłoszenia krótkoterminowego systemu syntezy jądrowej, który może sprawić, że wszystkie wysiłki rządu za kilka lat będą dyskusyjne.

Nieznany KMS, już w 1960 roku badacz LLNL, John Nuckolls, opracowywał niemal identyczną koncepcję. Głównym celem Livermore'a było projektowanie bomb atomowych , a koncepcja Nuckollsa rozwinęła się, gdy rozważał, co się stanie, gdy pożądana wydajność broni jądrowej zostanie zmniejszona. W punkcie, w którym wydajność była podobna do granatu ręcznego , ilość energii potrzebnej do rozpoczęcia reakcji syntezy jądrowej była na tyle mała, że ​​można ją było wytworzyć za pomocą lasera. Wersja Nuckollsa różniła się od wersji Bruecknera tylko szczegółami konstrukcyjnymi, podstawowa fizyka była identyczna.

Dzięki pracy Nuckollsa AEC uznało, że fuzja laserowa jest bezpośrednio związana z rozwojem tajnej broni. Szczególnie niepokojące było to, że Brueckner miał dostęp do informacji dzięki pracy, którą wykonał dla Departamentu Obrony. Holifield był wściekły, że KMS ubiega się o patenty na koncepcje, które mogły zostać opracowane przy użyciu tych danych. Napisał do firmy, że:

Ja i inni członkowie Wspólnego Komitetu przez lata wspieraliśmy i uzyskaliśmy autoryzację setek milionów dolarów na kontrolowane badania nad syntezą jądrową. Co najmniej niepokojące jest wyobrażenie sobie, że cała dyscyplina CTR znalazła się w niekorzystnej sytuacji ekonomicznej w porównaniu z jednostką lub grupą, której głównym źródłem informacji były badania finansowane przez rząd Stanów Zjednoczonych.

Później tego lata Brueckner brał udział w tajnym spotkaniu w West Palm Beach zorganizowanym przez DOD na temat wykorzystania laserów dużej mocy w rolach przeciwlotniczych i przeciwrakietowych. Tam przybył szef ochrony AEC i powiedział Bruecknerowi, że wszystko należy uznać za utajnione i muszą natychmiast przerwać nad tym prace. Siegel, choć zirytowany, uznał to również za dowód na to, że te pomysły miały sens.

W krótkim czasie jego prawnikom udało się skłonić AEC do wyrażenia zgody na zezwolenie Bruecknerowi na samodzielną pracę nad koncepcją. Jesienią i następną wiosną Brueckner złożył dwadzieścia kolejnych wniosków patentowych dotyczących tych koncepcji. Prawnicy Siegela kontynuowali pracę nad problemem iw lutym 1970 roku sprawa ostatecznie trafiła na biurko Seaborga. Seaborg zgodził się zezwolić firmie na rozpoczęcie prac nad koncepcją pod warunkiem, że będzie ona traktowana jako tajna i będzie podlegać temu samemu poziomowi bezpieczeństwa, co w krajowych laboratoriach.

Formularze KMS Fusion

Pomimo ogromnych wysiłków sprzedażowych firmy Siegel, w tym twierdzeń o używaniu holografii do wszystkiego, od telewizji 3D po znaki drogowe, dziedzina holografii stworzyła kilka głównych rynków i prawie żadnych stałych klientów. Do 1969 roku rynek wysechł, a firma działała głównie z dochodów z różnych innych firm, które kupił w ramach sprzedaży Conductron.

Brueckner kontynuował pracę nad swoją koncepcją do 1970 roku i do wiosny 1971 roku. W tym czasie Siegel zdecydował się postawić firmę na syntezę jądrową. Wykorzystując wpływy ze sprzedaży kilku oddziałów KMS Industry, założył nową firmę KMS Fusion w Ann Arbour w stanie Michigan . Siegel przekonał Bruecknera, by dołączył do nich poprzez znaczną umowę o podziale zysków, a Brueckner przeniósł się do laboratorium jesienią 1971 roku.

Jak to było typowe dla Siegela, ogłosił powstanie firmy z wielką pompą, twierdząc, że wprowadzą one na rynek energię termojądrową „w ciągu najbliższych kilku lat”. KMS chciał osiągnąć próg rentowności naukowej do 1976 r., próg rentowności inżynieryjny do 1977 r., działający system laserowy o wysokiej częstotliwości powtarzania do 1978 r., a działającą fabrykę pilotażową do 1981 r.

W tym czasie, tuż po „pośpiechu tokamaków” w 1970 r., pole fuzji magnetycznej wychodziło z „zastoju” i również zyskiwało znaczną uwagę opinii publicznej. Ogłoszenie KMS w trakcie tego przykuło uwagę opinii publicznej, co doprowadziło do „gwałtownej reakcji” w dziedzinie ICF.

Projekt pelletu

Główną różnicą między koncepcjami Bruecknera i Nuckollsa był sposób zapadania się paliwa. Nuckolls, wywodzący się ze świata bomb, zaprojektował coś, co było zasadniczo małą bombą wodorową. Paliwo znajdowało się w kapsule zawieszonej w metalowym cylindrze zwanym „ hohlraum ”. Lasery świeciły na hohlraum, podgrzewając je do momentu, gdy wydzielało promieniowanie rentgenowskie, które następnie powodowało zapadnięcie się paliwa. Odzwierciedlało to konstrukcję bomby, w której paliwo termojądrowe zostało uformowane w cylinder umieszczony w większym metalowym cylindrze - obudowie bomby - który zatrzymywał promienie rentgenowskie uwalniane przez pierwotną.

W przeciwieństwie do tego, koncepcja Bruecknera skierowała lasery bezpośrednio na zewnątrz nieco większej kapsuły, która bezpośrednio ją zapadła. Dziś jest to znane jako podejście „napędu bezpośredniego”, w porównaniu z koncepcją opartą na hohlraum, znaną obecnie jako „napęd pośredni”. Napęd bezpośredni ma tę zaletę, że bardziej efektywnie wykorzystuje energię lasera, ponieważ tworzenie promieni rentgenowskich w hohlraum wykorzystuje energię lasera do ogrzewania metalu na gorąco, w procesie, który pochłania większość pierwotnej energii lasera . Wadą napędu bezpośredniego jest to, że hohlraum wygładza energię i ujednolica proces zapadania się; aby osiągnąć ten sam poziom płynności, napęd bezpośredni musi wykorzystywać znacznie bardziej jednorodne kapsułki paliwa.

Kluczem do podejścia Bruecknera był kulisty granulat paliwa, który był niezwykle symetryczny. Pomysł polegał na wykorzystaniu wydrążonych szklanych mikrosfer , czasami nazywanych mikrobalonikami, które były dostępne od firm takich jak 3M do stosowania w farbach odblaskowych i innych codziennych zastosowaniach. Współpracując z fizykiem Davidem Solomonem, próbowali znaleźć rozwiązanie, aby rozciąć kule, wypełnić je, a następnie ponownie zapieczętować. W czerwcu 1972 roku Solomon wymyślił zupełnie inne rozwiązanie, po prostu umieszczając kulki w pojemniku z wodorem pod ciśnieniem, który następnie dyfundował do kulek przez szkło.

Kolejnym problemem do rozwiązania było to, że balony były bardzo zróżnicowane pod względem jakości, a zdecydowana większość nie nadawała się do użytku. Doprowadziło to do koncepcji poddania dużej liczby balonów stresowi, co doprowadziło do zawalenia się większości z nich. Miliardy z nich byłyby zestresowane, a kilka tysięcy przeżyło. Ci, którzy przeżyli, zostali następnie umieszczeni w komorze ciśnieniowej z deuterem i ogrzani do około 300 F i pozostawieni na kilka tygodni. Kiedy został otwarty, wiele pozostałych balonów pękło, wydając dźwięk przypominający popcorn. Szczątki umieszczano następnie w naczyniu z wodą, co sprawiało, że wszystkie z otworami opadały na dno. Nieliczne, które pozostały, były użytecznymi celami fuzyjnymi.

W listopadzie 1972 roku Solomon poinformował Siegela o sukcesie, który uważał, że przyszłość firmy będzie dotyczyła produkcji paliw, a nie elektrowni. Byłoby to prawdą tylko wtedy, gdyby projekt faktycznie zadziałał, więc zatwierdził zakup odpowiedniego lasera 1 kJ od francuskiego oddziału General Electric . Na podstawie obliczeń Bruecknera byłoby to wystarczająco silne, aby osiągnąć próg rentowności.

Sukces fuzji

Kluczowym wymogiem dla każdego urządzenia ICF jest to, aby załamanie było symetryczne. Systemy napędu pośredniego mogą wykorzystywać wiele laserów, ponieważ hohlraum wygładza wyjście wiązek, aby zapewnić równomierne oświetlenie promieniami rentgenowskimi, ale system napędu bezpośredniego jest napędzany bezpośrednio światłem lasera, więc do rozłożenia wiązki należy użyć jakiegoś systemu więc dociera do powierzchni ze wszystkich kierunków,

W projekcie KMS osiągnięto to w unikalny sposób przy użyciu lasera z jednym źródłem. Tuż przed dotarciem do obszaru reakcji wiązka została podzielona na pół i wysłana do dużych soczewek po obu stronach komory reakcyjnej. Soczewki skupiały wiązki w dół do punktu wielkości, gdzie przechodziły przez mały otwór z tyłu lustra. Wiązka następnie rozprzestrzeniła się z powrotem po drugiej stronie otworu, ostatecznie oświetlając wewnętrzną powierzchnię drugiego lustra po przeciwnej stronie obszaru reakcji. Dwa zwierciadła utworzyły prawie całkowicie zamkniętą spłaszczoną kulę, która została ukształtowana w taki sposób, że każda ścieżka wiązki, która przechodziła przez otwór, ostatecznie przechodziła przez środek dwóch zwierciadeł, w którym umieszczono pastylkę paliwa. Wiązki mogą odbijać się kilka razy, zanim dotrą do środka, więc niektóre ścieżki są dłuższe niż inne. Kształtowanie zapewniało, że wszystkie wiązki dotarły do ​​środka w tym samym czasie. Układ optyczny był znany jako „system oświetlenia z podwójnym odbiciem”.

Po znacznej pracy przy ustawianiu i ustawianiu systemu lasera i lustra, 1 maja 1974 roku po raz pierwszy zobaczyli neutrony ze swoich próbnych strzałów. Powtórzono to z powodzeniem jeszcze trzy razy, 3 maja 1974 i 9 maja 1974. Podczas gdy pierwsze dwa testy dotyczyły wyłącznie pastylek deuteru, w dwóch drugich zastosowano pastylki deuteru i trytu (DT ) . 13 maja podczas dorocznego zgromadzenia akcjonariuszy Siegel ogłosił przełom, stwierdzając, że „po raz pierwszy gdziekolwiek wyprodukował, zgodnie z najlepszą wiedzą [firmy], prawdziwe neutrony termojądrowe poprzez napędzaną laserem implozję peletu deuteru”.

Niemniej jednak było jasne, że dalszy postęp będzie wymagał znacznie większego kapitału. Siegel zauważył, że „główną przeszkodą jestem ja i moja zdolność do zbierania pieniędzy. Nie sądzę już, aby była to nauka. To próg rentowności finansowej”. W tym okresie Stany Zjednoczone odczuły skutki embarga na ropę z 1973 r. , a koncepcja firmy uległa zmianie; zamiast wykorzystywać energię z reakcji do napędzania turbin parowych do wytwarzania energii elektrycznej, byłaby wykorzystywana do produkcji węglowodorów , takich jak metan , jako paliwo.

odchodzi Brueckner

Niestety, chociaż testy zakończyły się sukcesem w uzyskaniu fuzji, wyniki były znacznie poniżej tych przewidywanych przez program Bruecknera. Wydajność neutronów wynosiła około 104 do 3x105 neutronów , o rzędy wielkości poniżej ich obliczeń.

KMS nie wiedziało, że AEC poprosiło LLNL o przetestowanie obliczeń Bruecknera przy użyciu ich własnego tajnego programu LASNEX , który zawierał szczegóły dopracowane podczas długiej historii konstruowania bomb przez Livermore. Ich wyniki sugerowały, że wydajność będzie około 1000 razy mniejsza niż przewidywania Bruecknera. Ich przewidywania były prawie dokładnie tym, co zaobserwowano w testach.

Dalsze obliczenia w KMS sugerowały, że ilość energii potrzebnej do zapalenia kapsuł była znacznie wyższa niż moc, jaką mógłby wytworzyć ich istniejący laser. Brueckner dowiedział się również o podobnych testach z wczesnym systemem w Livermore i ich zamiarach zbudowania znacznie większych laserów, aby kontynuować wysiłki. Brueckner zauważył:

Wniosek był niestety jasny. Potrzebny będzie znacznie większy system laserowy, niż my i AEC oczekiwaliśmy, co wymaga czasu i pieniędzy, których KMS Industries nie było w stanie zapewnić… Kiedy te problemy stały się oczywiste, zdecydowałem się porzucić program syntezy jądrowej w Ann Arbor i jesienią 1974 powrócił do UCSD.

Chociaż Brueckner nie pracował już w KMS, kontynuował pracę w terenie na zasadzie doradztwa. We wrześniu 1976 roku przewodniczył panelowi na temat podejścia ICF dla Electric Power Research Institute , który dokonał przeglądu dotychczasowych postępów. Przełożyło się to na negatywną ocenę boiska. Obliczenia wykazały, że współczynnik wzmocnienia energii syntezy jądrowej rzędu 125 byłoby potrzebne, aby elektrownia ICF wyprodukowała jakąkolwiek energię elektryczną netto, co było bliskie maksymalnym możliwym zyskom szacowanym na od 100 do 200. Nawet te liczby uznano za mało prawdopodobne, a rzeczywista zademonstrowana wydajność wynosiła gdzieś pomiędzy 100 i 1000 razy poniżej tych liczb. Panel rozważał tajne projekty docelowe jako możliwy sposób na osiągnięcie wymaganego zysku, ale stwierdził, że koncepcja elektrowni, w której połowa została sklasyfikowana, jest bardzo mało prawdopodobna do pracy w warunkach komercyjnych.

Siegle przechodzi

Chociaż KMS Industries nie miał dochodów potrzebnych do kontynuowania badań, podobnie duże laboratoria, które były uzależnione od finansowania z AEC. Następnie Siegel złożył wniosek o podobne fundusze, aby kontynuować badania firmy. Na początku 1975 roku spędzał trzy dni w tygodniu w Waszyngtonie, do szesnastu godzin dziennie. Jego zdrowie odbiło się niemało, miał już poważną nadwagę, zachorował na nadciśnienie .

Wysiłek ostatecznie sprowadził się do ostatecznego apelu do Wspólnego Komitetu Kongresu Stanów Zjednoczonych ds. Energii Atomowej w dniu 14 marca 1975 r. Prezenterzy w kolejce przed Siegelem przeciągali się i dopiero późnym wieczorem nadeszła ich kolej w górę. Zaczął czytać swoją prezentację, a potem przestał. Podnosząc się z krzesła, zdołał powiedzieć jeszcze jedno słowo, „uderzenie”, po czym upadł. Zmarł w szpitalu kilka godzin później.

Siegel wykupił wcześniej dużą polisę ubezpieczeniową dla kluczowych osób dla KMS Fusion, co wystarczyło, aby firma działała przez kilka miesięcy. 19 maja firma otrzymała list intencyjny , zgodnie z którym KMS otrzyma pięcioletni kontrakt na około 8 do 10 milionów dolarów rocznie. To nie wystarczyło na nowy laser o wymaganej wielkości, ale doświadczenie firmy w produkcji peletów paliwowych wzbudziło duże zainteresowanie AEC.

Konfiguracja eksperymentalna

Aby KMS Fusion osiągnął ICF, niezbędny był następujący sprzęt: oscylator YAG z synchronizacją modów, laser CILAS vk640, wzmacniacz prętowy 80 mm, siedem jednostek wzmacniaczy dyskowych GE z 10-centymetrową aperturą, dwa lustra asferyczne, i dwie soczewki elipsoidalne. Pojedynczy impuls 30 ps, ​​zapoczątkowany w oscylatorze przez iskiernik napędzany laserem, został podzielony na określoną liczbę czasowo opóźnionych impulsów, które zostały osłabione i ponownie połączone w dostosowany kształt impulsu. Impuls początkowy był krótki, aby chronić laser przed uszkodzeniem. Dopasowany impuls był wzmacniany przez laser i 80-milimetrowy wzmacniacz, a następnie, po przebyciu 30 m, wszedł do wzmacniaczy dyskowych GE, gdzie został podzielony na dwie podwiązki. Te podwiązki, za pomocą soczewek i luster, były kierowane na pastylkę paliwa w celu dostarczenia energii.

Aby energia lasera przyłożona do peletu paliwa była prawie jednorodna i prostopadła do powierzchni peletu, pelet musiał być idealnie wyrównany. Śrut trzeba było umieścić w ognisku obu zwierciadeł. Osiąga się to poprzez „zastosowanie lasera YAG z falą ciągłą, który jest współliniowy i dopasowany do głównego lasera”. Gdy zespół KMS Fusion miał już prawidłową konfigurację, zastosował niewielkie przemieszczenia wzdłużne, aby równomiernie zastosować energię lasera. Po tym, jak KMS Fusion zaczął wykorzystywać kontrakty rządowe do finansowania, stał się przede wszystkim zakładem produkującym pellety paliwowe. Udoskonalili metodę produkcji peletów paliwowych do tego stopnia, że ​​byli w stanie wyprodukować je za mniej niż jedną setną centa.

Kontrakty rządowe

Przewodniczącemu Izby Reprezentantów ds. Sił Zbrojnych przedłożono raport Kontrolera Generalnego Elmera B. Staatsa , w którym dokonano przeglądu dwóch wcześniejszych kontraktów rządowych KMS Fusion. Dwie rozpatrywane umowy dotyczyły pierwszych dwóch lat publicznego finansowania KMS Fusion. Departament Energii (DoE) przyznał kontrakty KMS Fusion na lata 1976 i 1977. Po śmierci Kipa Siegela w 1975 r. KMS Fusion przetrwał rok dzięki ubezpieczeniu na życie, ale potem potrzebował sposobu na zdobycie funduszy, co zaowocowało nowymi kontraktami rządowymi. Do 10 lutego 1978 roku KMS Fusion otrzymało 22 miliony dolarów z funduszy federalnych.

Umowa z 1976 r

Kontrakt z 1976 roku miał dla KMS Fusion pewne wzniosłe cele. Ich głównym celem było wytwarzanie energii z syntezy laserowej; jednak KMS Fusion opracował również nowy system laserowy, nowe cele i nowe sposoby wytwarzania celów. Zastosowano tarcze cienkościenne o dużej średnicy, wykonane ze szkła, tworzywa sztucznego lub warstw obu. Opracowali również cele, które były całkowicie stałe, wypełnione cieczą lub wypełnione gazem, aby zbadać, które z nich generowałyby najwięcej energii. Jedynym niepowodzeniem kontraktu było to, że generowanie energii nie zostało osiągnięte przez syntezę laserową. Awaria przyczyniła się do „określenia mocy lasera na podstawie obliczeń, które nie były w stanie odpowiednio przewidzieć wydajności lasera oraz użycia brudnego laserowego sprzętu optycznego”. Oznaczało to, że otrzymana moc lasera nie odpowiadała przewidywanej mocy, a zatem fuzja laserowa nie mogła zostać osiągnięta przy tej niższej mocy. Firma KMS Fusion nie dysponowała wystarczająco zaawansowanym oprogramowaniem do modelowania mocy wyjściowej lasera, dlatego nawiązano współpracę z Lawrence Livermore National Lab (LLNL). Oprogramowanie Livermore wykazało, że KMS Fusion otrzyma 25% pierwotnie przewidywanej mocy lasera z ich systemu. Poza brakiem generowania energii z syntezy laserowej, Departament DoE stwierdził, że praca KMS Fusion przekroczyła wymagania kontraktu.

Umowa z 1977 r

Umowa z 1977 r. była bardzo podobna do umowy z 1976 r., ale koncentrowała się na rozwiązaniu problemów, które pojawiły się podczas poprzedniej umowy. Wyprodukowano nowe cele, tym razem wyprodukowano szklane kule o podwójnych skorupach, a cele zawieszono w powietrzu, aby mogły być równomiernie napromieniowane. Od czasu obwiniania brudnego sprzętu za niepowodzenie wytwarzania energii z fuzji laserowej, podjęto wiele kroków w celu poprawy przestrzeni laboratoryjnej KMS Fusion. Optyka lasera została oczyszczona, a cały system zamknięty, aby zanieczyszczenia nie miały wpływu na system. Po oczyszczeniu obserwowana moc lasera podwoiła się w stosunku do roku poprzedniego. Współpracując ponownie z LLNL, firma KMS wykorzystała ich oprogramowanie do modelowania mocy lasera i poprawy jego wydajności. Jednak KMS Fusion nie zdołał wygenerować energii z syntezy laserowej. Podczas dokonywania ogromnych ulepszeń w dziedzinie wytwarzania celów, energia termojądrowa wciąż im umykała.

Po dokonaniu przeglądu tych dwóch kontraktów przez Departament DoE ustalono, że rozwój energii termojądrowej należy pozostawić w rękach laboratoriów krajowych. Laboratoria te dysponowały zasobami, w tym systemami komputerowymi i drogimi systemami laserowymi, aby mieć jak najlepsze szanse na produkcję syntezy laserowej. Departament DoE zasugerował, że KMS Fusion powinien nadal badać wytwarzanie celu i interakcje laser-cel. Departament DoE zauważył, że KMS Fusion jest zaangażowany w „komercyjną masową produkcję celów syntezy laserowej” i to właśnie zrobili dla krajowych laboratoriów, które nie mogły stworzyć własnych celów. KMS Fusion był zaangażowany w tę rolę, dopóki nie upadł w 1993 roku po otwarciu konkursu na nowy kontrakt DoE.

Zamknięcie

KMS stracił fundusze rządowe w 1990 roku i został zamknięty jako organizacja badawcza i wspierająca syntezę jądrową.

W późniejszych latach życia KMS Fusion byli znani jako zakład obsługi trytu ze względu na skupienie się na rozwoju celów syntezy laserowej. Kiedy firma upadła, nie została właściwie zamknięta pod względem przepisów dotyczących promieniowania. W 1995 roku Departament DoE wybrał LLNL do współpracy z Biurem Operacyjnym DoE w Oakland w celu odkażenia, likwidacji i zamknięcia obiektu. Firma Livermore została wybrana ze względu na posiadaną wiedzę specjalistyczną w zakresie postępowania z masowym trytem i niskoaktywnymi odpadami promieniotwórczymi . Obiekt KMS Fusion został opuszczony przez prawie dwa lata przed rozpoczęciem sprzątania. W tym czasie mroźne zimy w stanie Michigan spowodowały zamarznięcie i pęknięcie niektórych rur. Spowodowało to powodzie w obszarach, w których przechowywano chemikalia, rozprzestrzeniając skażenie. Ponadto, gdy strażacy walczyli z pożarem w pomieszczeniu kserokopiarki, wewnątrz budynku rozprzestrzeniło się trochę trytu. „Projekt został zrealizowany sprawnie i skutecznie w wyniku współpracy DOE i LLNL w celu zwrócenia obiektu właścicielowi do nieograniczonego użytkowania”. Phillip E. Hill.

Notatki

Cytaty

Bibliografia

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=KMS_Fusion&oldid=1112334788 ”