Лазерный мир

За последние несколько лет мы видели целую серию достижений в области термоядерного синтеза. Ученые, использующие реакторы типа токамак или стеллатор, не раз демонстрировали, как топливо может быть превращено в плазму и нагрето до таких температур, при которых начинают идти самоподдерживающиеся реакции термоядерного синтеза, которые являются, пока в теории, неограниченным источником экологически чистой энергии.

И недавно свой вклад в это дело внесли ученые, работающие с одним из самых мощных лазеров на Земле, полученные ими «экстраординарные результаты» сделали человечество на один шаг ближе к конечной цели. Напомним нашим читателям, что в распоряжении Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии имеется установка National Ignition Facility (NIF), 10-этажное здание которой занимает площадь трех футбольных полей. Внутри этого здания расположено 192 лазера, которые способны сфокусировать 1.9 мегаджоуля энергии ультрафиолетового света внутри крошечной камеры в центре установки. Импульсы лазеров длятся всего одну миллиардную долю секунды, но этого достаточно, чтобы разогреть мишень, размером с горошину до огромной температуры, при которой создается высокое давление и соблюдаются условия для инициации реакций термоядерного синтеза.

Сооружение установки NIF было закончено в 2009 году, а уже в 2010 году были произведены первые «выстрелы» мегаджоулевого лазера, при которых проводились работы, связанные с улучшение фокусировки и наведения лазерных лучей. В 2012 году установкой был произведен рекордный «выстрел», мощностью в 500 триллионов ватт. А в 2014 году ученые NIF совершили прорыв, количество энергии, испущенной пластиковой капсулой, заполненной дейтерием и тритием, впервые превысило количество энергии, поданной на нее лучами лазеров. Правда энергетический выход этого процесса был весьма невелик, и составил всего 100 кДж, но во время дальнейших экспериментов этот выход был увеличен до 170 кДж.

Еще более крупный прорыв был совершен учеными NIF в начале августа этого года. Перед этим ученые произвели ряд работ по улучшению установки, и в результате этого мишень отдала наружу 1.3 мегаджоуля энергии в течение 100 триллионных долей секунды. Такое количество приблизительно соответствует 10 процентам от всего количества энергии солнечного света, падающего на поверхность Земли, и приблизительно 70 процентам от количества энергии света лазеров, поглощенной шариком мишени. Проведенный анализ собранных во время экспериментов данных показал, что ученым удалось добиться восьмикратного улучшения эффективности процесса по сравнению с эффективностью предыдущих этапов и это все делает этот эксперимент намного ближе к точке «воспламенения». На следующем этапе ученые планируют уже достичь точки «воспламенения» термоядерного топлива, по достижению которой наружу выйдет 100 процентов или большее количество энергии, чем количество энергии, затраченной на инициацию термоядерных реакций. Для достижения этого, согласно имеющейся информации, ученым придется заново спроектировать оболочку камеры, в которой находится топливная капсула, улучшить точность наведения и фокусировки лазеров на мишени, и сделать некоторые другие изменения, которые позволят более точно измерить уровни энергии, выделяющейся в ходе эксперимента. В настоящее время ученые NIF уже составили план проведения очередных экспериментов и начали процесс подготовки к ним, который, согласно этому плану, будет проводиться на протяжении нескольких последующих месяцев.

Первоисточник: https://newatlas.com/energy/laser-experiments-nuclear-fusion-ignition-llnl/

Перевод: https://dailytechinfo.org/energy/11220-samyy-moschnyy-lazer-vplotnuyu-priblizilsya-k-tochke-vosplameneniya-reakciy-termoyadernogo-sinteza.html