Ostatni etap montażu laserowej instalacji termojądrowej został zakończony w Sarowie w zeszłym tygodniu. Z jego pomocą planowane są eksperymenty dotyczące kontrolowanej bezwładnościowej syntezy termojądrowej. Pomysł stworzenia takiego obiektu po raz pierwszy zaproponowali w latach pięćdziesiątych XX wieku naukowcy Andrei Sacharow i Igor Tamm.
Taka instalacja działa w następujący sposób: sferyczna kapsuła jest wypełniona mieszaniną deuteru i trytu, a następnie na jej powierzchnię wysyłany jest silny impuls laserowy. Pod działaniem impulsu część kapsułki zamienia się w parę, wytwarzając ciśnienie ablacji, które przyspiesza kulisty tłok do bardzo dużych prędkości. Następnie mieszanina jest symetrycznie sprężana do parametrów wymaganych dla reakcji termojądrowej.
Koszt najpotężniejszego na świecie obiektu laserowego podwójnego zastosowania szacuje się na około 45 miliardów rubli. Obecnie podobne urządzenia laserowe mają Stany Zjednoczone i Francja. Z kolei rosyjska fabryka przewyższy swoje zagraniczne odpowiedniki i będzie najpotężniejsza na świecie. Moc instalacji wyniesie około 2,8 MJ, a moc wspomnianych wyżej amerykańskich i francuskich systemów laserowych nie przekroczy 2 MJ.
Instalacja laserowa będzie miała podwójne zastosowanie. Z jednej strony będzie to komponent obronny, ponieważ fizyka gęstej, gorącej plazmy, fizyka wysokich gęstości energii jest obecnie najdokładniej badana w tego typu obiektach. Te eksperymenty mogą mieć na celu stworzenie broni termojądrowej. Z drugiej strony jest to składnik energii. Obecnie fizycy na całym świecie wyrażają pomysły, że laserowa fuzja termojądrowa może być dla nich przydatna do rozwijania energii przyszłości.
Planowane jest uruchomienie ultrawysokiej mocy lasera UFL-2m z pełną mocą w 2020 roku. Instalacja laserowa będzie obejmowała 192 kanały laserowe, a jej wymiary będą porównywalne powierzchnią do dwóch boisk piłkarskich. W tym unikalnym obiekcie planowane jest przeprowadzenie podstawowych badań nad gęstą plazmą wysokotemperaturową.
W ciągu ostatnich 40 lat w Sarowie powstała bardzo potężna baza do rozwoju laserów o różnych mocach. Linia do produkcji laserów jest głównym obszarem działalności całego Sarov Technopark, na terenie którego wdrożono już ponad 30 firm będących rezydentami.
Film promocyjny:
Jednocześnie laser UVL-2m będzie rzeczywiście wykorzystywany do wywoływania reakcji termojądrowej. Już w 1963 roku radziecki fizyk, akademik Nikołaj Basow i Oleg Krokhin zaproponowali użycie instalacji laserowej do rozpalenia celu termojądrowego i na tej podstawie przeprowadzenia zapłonu termojądrowego, aw przyszłości stworzenia elektrowni termojądrowej. Ten schemat różnił się od tego, który był proponowany wcześniej i był związany z uwięzieniem magnetycznym. Obecnie w oparciu o tę zasadę we francuskim mieście Cadarache powstaje instalacja ITER, będąca wspólnym międzynarodowym projektem kilku krajów.
Powstająca w Rosji instalacja laserowa pozwoli na zastosowanie tzw. Trybu inercyjnego, w którym paliwo termojądrowe jest zapalane nie ze względu na to, że przez długi czas znajdowało się w stanie gorącym, a substancja pozostaje niezbyt gęsta, ale wręcz przeciwnie, mieszanina termojądrowa jest sprężana do bardzo wysokiej temperatury. i gęstość. Ponadto sam ten proces trwa bardzo krótko. Różnica polega na tym, że w tym przypadku przeprowadzana jest mała kontrolowana mikro-eksplozja.
Super mocna instalacja laserowa może być również potrzebna do innych celów, w szczególności z jej pomocą będzie można zbliżyć się do właściwości, do których materia może być kompresowana i podgrzewana w gwiazdach, na przykład tak jak w Słońcu. Z tego powodu badania z zakresu plazmy wysokotemperaturowej mogą być wykorzystywane w interesie astrofizyki - do badań plazmy astrofizycznej. Często ludzkość ma do czynienia z faktem, że nie do końca znamy i nie rozumiemy podstawowych właściwości materii, zwłaszcza pod wysokim ciśnieniem i gęstością. Na przykład równanie stanu. Aby rozwiązać te problemy, wykonuje się specjalne cele, za pomocą których takie badania przeprowadza się za pomocą instalacji laserowych. Istnieje wiele innych obszarów zastosowań laserów o dużej mocy, które są interesujące dla naukowców na całym świecie.
Zakłada się, że budowa ultrasilnego lasera UFL-2m może pomóc w opracowaniu reaktora termojądrowego. Jeśli przejdziemy do historii, można zauważyć, że pierwsza elektrownia jądrowa powstała niemal jednocześnie z rozwojem broni atomowej. Kiedyś ojcowie założyciele, po otrzymaniu zapłonu w miejscu testowym, to znaczy po wdrożeniu w praktyce eksplozji termojądrowej, mieli nadzieję, że reaktor termojądrowy zostanie opracowany dość szybko. To wtedy pojawiła się propozycja Andrieja Sacharowa, że izolacja termiczna za pomocą plazmowego pola magnetycznego może być użyta do ograniczenia plazmy. Jednak od lat pięćdziesiątych minęło ponad pół wieku, a ludzkość nadal nie ma reaktora termojądrowego. Okazało się, że jego stworzenie jest bardzo trudnym problemem, ponieważ plazma jest raczej niestabilną rzeczą i ma szereg różnych cech.
Fundamentalne badania nad stworzeniem reaktora termojądrowego wciąż trwają, więc nie można nic powiedzieć o harmonogramie tego projektu. Jednocześnie, jeśli paliwo termojądrowe można zapalić w amerykańskiej lub nowej rosyjskiej instalacji, prace nad stworzeniem reaktora termojądrowego rozpoczną się niemal natychmiast.
Laser użyty w rosyjskiej instalacji, podobnie jak jego amerykański odpowiednik, będzie pulsował. W tym przypadku konieczne będzie rozwiązanie nie tylko samego problemu zapłonu paliwa termojądrowego, ale także znaczące rozwinięcie technologii laserowych w celu uzyskania w praktyce tzw. Lasera impulsowo-okresowego. W celu odbioru energii elektrycznej z takich instalacji konieczne jest, aby laser mógł strzelać z częstotliwością około 10 strzałów / min. Obecnie takich laserów po prostu nie ma. Ale to właśnie rozwój technologii laserowych zostanie wdrożony w rozwoju nowego rosyjskiego obiektu, który przyczyni się do pojawienia się nowych podejść, nowych materiałów w rozwoju laserów. Świat już stawia pierwsze kroki w tym kierunku. Istnieją już impulsowe układy okresowe o wystarczającej mocy, ale nadal wymaga to czasu,w celu stworzenia nowych środowisk laserowych, nowych materiałów.
Jednocześnie rosyjska instalacja może uzupełniać wiedzę zdobytą w trakcie realizacji międzynarodowego projektu budowy reaktora termojądrowego w Karadaszu. Chociaż zasady zastosowanych instalacji są różne, procesy zapłonu są nadal podobne. Badania i materiały, które zostaną uzyskane w tych dwóch placówkach, będą mogły się wzajemnie uzupełniać.