Лазерный мир

Как и другие, Китай надеется добиться управляемой реакции термоядерного синтеза. Топливом для таких реакций служат изотопы водорода, которого во Вселенной в избытке. Трудность заключается в том, как создать условия для слияния атомов водорода, ведь для этого необходимы колоссальные энергии в очень небольшом пространстве. Один из вариантов решения такой задачи заключается в использовании лазеров. Этим тоже заняты все, но Китай смог удивить.

Помещение с лазерной установкой Shenguang II. Источник изображения: SCMP В августе этого года мы рассказывали, что американские учёные из NIF смогли подойти к порогу, за которым находятся самоподдерживающиеся термоядерные реакции синтеза. Установка NIF размерами с три футбольных поля использует около 200 мощных лазеров, которые сфокусированы на таблетке топлива из дейтерия и трития. Выход энергии составил 70 % от поданной на лазеры. Это расценивается как успех. Одна из китайских групп учёных также идёт по похожему пути, но использует более простой и менее затратный подход.

Этот путь ещё в 1997 году предложил ведущий китайский физик Чжан Цзе (Zhang Zhe). Разработанная им схема называется схемой двойного конусного зажигания, и она требует намного менее мощного лазера, чем в случае обычного испарения топлива и превращения его в облако плазмы. Грубо говоря, схема работает похожим на работу ускорителей образом. Лазер нагревает топливные сборки в виде миниатюрных конусов, каждый из которых размером с кончик карандаша. Поскольку острые концы конусов направлены друг на друга, облака водородной плазмы с каждого устремляются друг к другу, и возникает реакция термоядерного синтеза.

Финансирование этот проект получил сравнительно недавно. На шесть лет исследователям дали грант на 1 млрд юаней ($156 млн), что вовсе не запредельные цифры для этой сферы исследований. Установка Shenguang II в Шанхае начала работать прошлым летом и за год провела три обнадёживающих эксперимента. Стоимость топливных сборок также ничтожна по сравнению с тем, которые используют в экспериментах в США. Так, каждый конус топливной сборки стоит несколько сотен долларов США, тогда как топливные таблетки NIF достигают в цене нескольких тысяч долларов каждая.

Создаваемый китайцами топливный конус — это почти произведение искусства. Он буквально золотой — дейтерий и тритий помещены внутрь золотой оболочки. Золото — мягкий и хорошо проводящий электричество и тепло металл. Проводимость обеспечивает наилучшую доставку энергии лазерного импульса к топливу, а мягкость позволяет упростить производство сборок. Конусы будут подаваться в систему реактора как патроны в пулемёте Гатлинга, объясняют разработчики, что сделает простыми загрузку и обслуживание реакторов.

Впрочем, конструкция топливных сборок сложнее, чем просто золото с вкраплениями дейтерия и трития. Изотопы водорода пришлось изолировать полимерной оболочкой, с которой тоже всё оказалось сложно — её испарение вредило термоядерным реакциям. Но трудности постепенно решаются. К 2026 году учёные обещают построить или приблизиться к завершению создания лазеров нового поколения. Новые установки обещают приблизить их к заветной цели — добиться стабильной и эффективной реакции термоядерного синтеза.

Источник: https://3dnews.ru/1053483/v-kitae-ispitali-unikalniy-termoyaderniy-reaktor-s-bolee-deshyovimi-toplivom-i-lazerami