Лазерный мир

Новость пришла из нашего ядерного центра, из Сарова: РФЯЦ–ВНИИЭФ сообщил, что он завершил сборку камеры взаимодействия – это центральный элемент самой мощной лазерной установки в мире. Камера перенесена в основное здание, где планируется проводить эксперименты по управляемому инерциальному термоядерному синтезу.

Размещены впечатляющие фотографии этой грандиозной штуковины. Это сфера диаметром 10 метров и весом около 120 тонн, в ней будет происходить взаимодействие лазерной энергии с мишенью. Толщина стенки из алюминиевого сплава составляет 100 мм. Всего на поверхности сферы располагаются более 100 портов. О точности произведенных операций свидетельствуют следующие цифры: максимальное отличие формы камеры от сферы составляет менее 5 мм, а оси всех портов имеют отклонение от ее центра не более 1 мм. Как сообщают в РФЯЦ, камеру переносили около месяца с помощью специального грузоподъемного крана. Высота здания для лазерной установки составляет 32 метра, то есть десятиэтажный дом.

Сейчас ведутся испытания систем первого модуля установки. В конце 2019 года намечен его запуск. А «ввод в эксплуатацию первой очереди лазерной установки запланирован на 2022 год», говорится в сообщении ВНИИЭФ.

Однако мало кто знает, зачем, для каких целей создают такую, как говорят некоторые, «дорогую научную игрушку».

Ключевые слова в информации из Сарова – «управляемый инерциальный термоядерный синтез». Это когда из маленького, с булавочную головку шарика ядерного топлива можно получить энергию, сравнимую с энергией, высвобождающейся при сгорании барреля нефти, при этом безопасным способом, без урана и радиоактивных отходов, а сам процесс управляемый, топливо, можно, сказать, из природных компонентов, хоть ложкой черпай, – в общем из воды, из водорода.

Как посчитали ученые, на 7000 атомов водорода, входящих в простую воду, приходится один атом его тяжелого изотопа – дейтерия. Процедура извлечения дейтерия из воды сравнительно проста, а его свойства таковы, что если два атома дейтерия сблизить почти вплотную, на расстояние масштаба 10–13 см, так чтобы они оказались в зоне действия сил ядерного притяжения, может произойти слияние их ядер – синтез. Можно получить шокирующий результат: литр воды содержит скрытую энергию, эквивалентную 400 литрам нефти, трем тоннам пороха! Но как сблизить ядра дейтерия на расстояние 10–13 см? Это мы пересказываем «научпоп». Сжать надо быстро и равномерно, передав максимально большую энергию на поверхность мишени. А чтобы плазменные неустойчивости не успели разрушить мишень, сжатие должно быть быстрым, так чтобы началась термоядерная реакция. За счет слияния легких ядер получаются более тяжелые с высвобождением энергии, которая нагревает окружающее топливо, и, это также вызовет звеньевую реакцию, и тогда сгорит все топливо, не успев испариться и произведя максимум энергии.

Инерциальный управляемый термоядерный синтез – когда термоядерное топливо удерживается собственными силами инерции. А для разогрева используют различные высокомощные лазеры, в том числе лазеры сверхкоротких импульсов.

Вот эту техническую головоломку и решают в Сарове. Директор Института лазерно-физических исследований РФЯЦ–ВНИИЭФ, академик РАН Сергей Гаранин подчеркивает: «До сих пор никто в мире не смог в лаборатории зажечь термоядерную мишень. Основная проблема в том, что маленькое количество вещества нужно сжать до очень высоких плотностей. Поэтому оболочка должна двигаться сферически симметрично, отклонения от сферического сжатия недопустимы. Эксперименты, которые были проведены на установке NIF (Ливермор, США. – Ред.), показали, что система генерации энергии не может обеспечить необходимую однородность облучения центральной капсулы. Наша система облучения иная, она уже практически сферически симметрична. Имея предыдущий опыт экспериментов, у нас есть все шансы добиться желаемого – «зажигания» термоядерных реакций в мишенях – первыми в мире».

Для справки: Ливерморская национальная лаборатория Министерства энергетики США была организована для интенсификации работ по созданию термоядерной бомбы. Наряду с национальной лабораторией в Лос-Аламосе является одной из двух организаций в США, основополагающей задачей которых служит разработка ядерного оружия.

Саровская установка для лазерного синтеза УФЛ-2М будет рекордсменом среди введенных и планируемых к строительству лазерных систем.

К мишени будет подводиться импульсной энергии в полтора раза больше, чем у самой мощной из действующих на сегодняшний день лазерных установок – NIF с энергией лазерного импульса 2,8 МДж. Уже проработана программа экспериментов, планируемых после вывода модулей установки в штатный режим. Участие в этих экспериментах примут ученые РФЯЦ–ВНИИЭФ и других предприятий госкорпорации «Росатом», а также ученые ведущих академических институтов нашей страны. А вот для каких целей можно использовать, тут пытливому читателю предоставляется широкое поле для фантазий – от чистой энергетики до уточнений механизма действия водородного оружия. В США, в условиях запрещения ядерных испытаний, это считается вполне легальным путем его технического совершенствования. Но мы узнаем об этом по итогам… И не надо удивляться, когда наши ядерщики и атомное руководство потом получают высокие звания.

Елена Колосова

Источник: https://nn.mk.ru/social/2019/04/24/v-sarove-zavershen-vazhnyy-etap-sooruzheniya-superlazernoy-ustanovki.html