Последният етап от инсталирането на лазерна термоядрена инсталация приключи в Саров миналата седмица. С негова помощ се планира провеждането на експерименти върху контролиран инерционен термоядрен синтез. Идеята за създаване на подобно съоръжение е предложена за първи път през 50-те години на миналия век от академици Андрей Сахаров и Игор Тамм.
Такава инсталация работи по следния начин: сферична капсула се напълва със смес от деутерий и тритий, след което на повърхността й се изпраща мощен лазерен импулс. Под действието на импулса част от капсулата се превръща в пара, създавайки аблационно налягане, което ускорява сферичното бутало до много високи скорости. След това сместа се компресира симетрично до параметрите, необходими за термоядрената реакция.
Цената на най-мощното лазерно съоръжение с двойна употреба в света се оценява на около 45 милиарда рубли. В момента САЩ и Франция имат подобно лазерно съоръжение. От своя страна руският завод ще надмине чуждестранните си колеги и ще бъде най-мощният в света. Мощността на инсталацията ще бъде около 2,8 MJ, докато мощността на гореспоменатите американски и френски лазерни системи не надвишава 2 MJ.
Лазерната инсталация ще бъде с двойна употреба. От една страна, това ще бъде отбранителен компонент, тъй като физиката на плътна гореща плазма, физиката на плътността с висока енергия в момента са най-внимателно проучени в такива съоръжения. Тези експерименти могат да бъдат насочени към създаване на термоядрени оръжия. От друга страна, това е енергийният компонент. В момента физиците по целия свят изразяват идеи, че лазерният термоядрен синтез може да им бъде полезен за развитието на енергията на бъдещето.
Предвижда се през 2020 г. да стартира ултрамощното лазерно съоръжение UFL-2m с пълна мощност. Лазерната инсталация ще включва 192 лазерни канала, а размерите й ще бъдат сравними по площ с две футболни игрища. В това уникално съоръжение се планира да се проведат фундаментални изследвания върху изследването на високотемпературна плътна плазма.
През последните 40 години в Саров е създадена много мощна база за разработване на лазери с различни сили. Лазерната производствена линия е основен бизнес за целия Технопарк Саров, на територията на който вече са разположени над 30 местни компании.
Промоционално видео:
В същото време UVL-2m лазерното съоръжение наистина ще бъде използвано за създаване на термоядрена реакция. Още през 1963 г. съветският физик, академик Николай Басов и Олег Крохин предложиха да се използва лазерна инсталация, за да се запали термоядрена цел и на тази основа да се проведе термоядрено запалване и в бъдеще да се създаде термоядрена електроцентрала. Тази схема беше различна от тази, която беше предложена по-рано и беше свързана с магнитно задържане. Понастоящем, въз основа на този принцип, във френския град Кадараче се изгражда инсталацията ITER, която е съвместен международен проект на няколко държави.
Лазерната инсталация, която се изгражда в Русия, ще даде възможност да се използва така нареченият инерционен режим, при който термоядреното гориво се запалва не поради факта, че от дълго време е в горещо състояние, а веществото остава не много гъсто, а напротив, термоядрената смес се компресира до много висока температура. и плътност. Освен това самият този процес отнема много кратко време. Разликата е, че в този случай се извършва малка контролирана микроексплозия.
Свръхмощна лазерна инсталация може да е необходима и за други цели, по-специално с нейната помощ ще бъде възможно да се приближат до характеристиките, до които материята може да се компресира и нагрява в звезди, например, както на Слънцето. Именно поради тази причина изследванията в областта на високотемпературната плазма могат да се прилагат в интерес на астрофизиката - за изследване на астрофизичната плазма. Често човечеството е изправено пред факта, че ние не познаваме напълно и не разбираме основните свойства на материята, особено при високо налягане и плътност. Например уравнението на състоянието. За решаването на тези проблеми се правят специални цели, с помощта на които такива изследвания се извършват с помощта на лазерни инсталации. Има много други области на лазерни приложения с висока мощност, които представляват интерес за учени по целия свят.
Предполага се, че изграждането на ултрамощен UFL-2m лазер може да помогне за развитието на термоядрен реактор. Ако се обърнем към историята, може да се отбележи, че първата атомна електроцентрала е създадена почти едновременно с разработването на атомно оръжие. По едно време бащите-основатели, получили запалване на мястото за изпитване, тоест осъществили термоядрен взрив на практика, се надявали термоядрен реактор да се развие доста бързо. Тогава се появи предложението на Андрей Сахаров, че топлоизолацията от плазмено магнитно поле може да се използва за ограничаване на плазмата. От 50-те години обаче мина повече от половин век и човечеството все още няма термоядрен реактор. Оказа се, че създаването му е много труден проблем, тъй като плазмата е доста нестабилно нещо и има редица различни характеристики.
Фундаментални изследвания за създаването на термоядрен реактор все още са в ход, така че нищо не може да се каже за времето на този проект. В същото време, ако термоядрено гориво може да се запали в американска или нова руска инсталация, тогава работата по създаването на термоядрен реактор ще започне почти моментално.
Лазерът, използван в руската инсталация, подобно на американския му колега, ще бъде импулсен. В този случай ще бъде необходимо да се реши не само самия проблем с запалването на термоядреното гориво, но и значително да се разработят лазерни технологии, за да се получи на практика така наречения повтарящ се импулсен лазер. За да се получава електрическа енергия от такива инсталации, е необходимо лазерът да може да снима с честота около 10 кръга / мин. В момента просто няма такива лазери. Но именно развитието на лазерните технологии ще бъде приложено при разработването на ново руско съоръжение, което ще допринесе за появата на нови подходи, нови материали в развитието на лазерите. Светът вече прави първите стъпки в тази посока. Вече съществуват импулсни периодични системи с достатъчна мощност, но все още отнема време,за да се създадат нови лазерни среди, нови материали.
В същото време руската инсталация може да допълни знанията, които ще бъдат получени в процеса на изпълнение на международен проект за създаване на термоядрен реактор в Карадаш. Въпреки че принципите на използваните инсталации са различни, процесите на запалване все още са сходни. Изследванията и материалите, които ще бъдат получени в тези две съоръжения, ще могат да се допълват взаимно.