A múlt héten Sarovban lezárták a lézertermonukleáris létesítmény telepítésének utolsó szakaszát. Segítségével a tervek szerint kísérleteket fognak végezni a szabályozott tehetetlenségi termonukleáris fúzióval kapcsolatban. Egy ilyen létesítmény létrehozásának ötletét az 1950-es években Andrej Szaharov és Igor Tamm akadémikusok javasolták.
Egy ilyen telepítés a következőképpen működik: a gömb alakú kapszulát deutérium és trícium keverékével töltik meg, majd egy erős lézerimpulzus kerül a felületére. Az impulzus hatására a kapszula egy része gőzzé alakul, és így ablációs nyomást hoz létre, amely a gömb alakú dugattyút nagyon nagy sebességre gyorsítja. Ezután az elegyet szimmetrikusan összenyomjuk a termomukleáris reakcióhoz szükséges paraméterekhez.
A világ legerősebb kettős felhasználású lézerkezelő berendezésének becsült összege körülbelül 45 milliárd rubelt jelent. Jelenleg az USA-ban és Franciaországban hasonló lézerkészülék található. Az orosz üzem viszont felülmúlja külföldi társait, és a legerősebb lesz a világon. A telepítés teljesítménye körülbelül 2,8 MJ, míg a fent említett amerikai és francia lézerrendszerek teljesítménye nem haladja meg a 2 MJ-t.
A lézer telepítése kettős felhasználású lesz. Egyrészt védekező összetevő, mivel a sűrű forró plazma fizikáját, a nagy energia sűrűségű fizikát ezekben a létesítményekben jelenleg a legszorosabban tanulmányozzák. Ezeknek a kísérleteknek célja a nukleáris fegyverek létrehozása. Másrészt ez az energiakomponens. Jelenleg a világ minden részén a fizikusok elképzeléseiket fejezik ki arról, hogy a lézeres termonukleáris fúzió hasznos lehet számukra a jövő energia fejlesztésében.
A tervek szerint az ultra nagy teljesítményű UFL-2m lézerkészüléket 2020-ban elindítják teljes erővel. A lézerberendezés 192 lézercsatornát foglal magában, és méretei területükön összehasonlíthatók lesznek két futballpályával. Ebben az egyedülálló létesítményben a magas hőmérsékletű sűrű plazma vizsgálatát alapvető kutatások tervezik elvégezni.
Az elmúlt 40 évben Sarovban rendkívül erőteljes bázist hoztak létre különböző teljesítményű lézerek fejlesztésére. A lézeres gyártósor az egész Sarov Technopark alaptevékenysége, amelynek területén már több mint 30 rezidens vállalat működik.
Promóciós videó:
Ugyanakkor az UVL-2m lézerkészüléket valóban felhasználni fogják a termikus nukleáris reakció létrehozására. 1963-ban a szovjet fizikus, Nikolai Basov és Oleg Krokhin egy lézerberendezés használatát javasolta egy termonukleáris cél meggyújtására, és ennek alapján a nukleáris atomgyújtás végrehajtására, valamint a jövőben hőerőmű létesítésére. Ez a séma különbözött a korábban javasoltól és mágneses szûréssel társult. Jelenleg ezen elv alapján az ITER létesítményt építik Cadarache francia városában, amely több ország közös nemzetközi projektje.
Az oroszországi fejlesztés alatt álló lézerberendezés lehetővé teszi az úgynevezett inerciális üzemmód használatát, amelyben a termo-nukleáris üzemanyag meggyulladása nem az a tény, hogy hosszú ideje forró volt, és az anyag továbbra sem túl sűrű, hanem éppen ellenkezőleg, a hőmag-keverék nagyon magas hőmérsékletre van összenyomva. és sűrűség. Sőt, ez a folyamat maga is nagyon rövid időt vesz igénybe. A különbség az, hogy ebben az esetben egy kicsi, ellenőrzött mikro-robbanást hajtanak végre.
Szuperhatékony lézerberendezésre lehet szükség más célokra, különös tekintettel annak segítségére, hogy megközelítsük azokat a jellemzőket, amelyekhez az anyag összenyomható és melegíthető csillagokban, mint például a Nap. Ez az oka annak, hogy a magas hőmérsékletű plazma területén végzett kutatások alkalmazhatók az asztrofizika érdekében - az asztrofizikai plazma tanulmányozására. Az emberiség gyakran szembesül azzal a ténnyel, hogy nem tudjuk és nem értjük meg teljesen az anyag alapvető tulajdonságait, különösen nagy nyomás és sűrűség esetén. Például az állam egyenlete. E problémák megoldására speciális célokat készítenek, amelyek segítségével ilyen vizsgálatokat végeznek lézerberendezések segítségével. A nagy teljesítményű lézer alkalmazásoknak sok más területe is van, amelyek érdeklődik a tudósok számára szerte a világon.
Feltételezzük, hogy egy ultra nagy teljesítményű UFL-2m lézer felépítése elősegítheti a termonukleáris reaktor fejlesztését. Ha visszafordulunk a történelemhez, megjegyezhető, hogy az első atomerőmű szinte az atomfegyverek fejlesztésével párhuzamosan jött létre. Egyszerre az alapító atyák, miután meggyulladtak a teszt helyén, vagyis amikor a gyakorlatban végrehajtottak egy termo-nukleáris robbanást, azt remélték, hogy egy termo-atomreaktor meglehetősen gyorsan kifejlesztésre kerül. Andrei Szaharov javaslata akkor tűnt fel, hogy a plazma mágneses tere általi hőszigetelést lehet használni a plazma korlátozására. Az 1950-es évek óta azonban több mint fél évszázad telt el, és az emberiségnek még mindig nincs termikus nukleáris reaktora. Kiderült, hogy létrehozása nagyon nehéz probléma, mivel a plazma meglehetősen instabil dolog, és számos különféle tulajdonsággal rendelkezik.
A termonukleáris reaktor létrehozásának alapkutatása még folyamatban van, így a projekt ütemezéséről semmit nem lehet mondani. Ugyanakkor, ha egy termo-nukleáris üzemanyagot meg lehet gyújtani egy amerikai vagy egy új orosz létesítményben, akkor egy hőmag-reaktor létrehozásával kapcsolatos munka szinte azonnal megkezdődik.
Az orosz telepítésben alkalmazott lézer, akárcsak az amerikai társa, impulzusra kerül. Ebben az esetben nemcsak a termikus nukleáris üzemanyag meggyulladásának problémáját kell megoldani, hanem jelentősen fejleszteni kell a lézertechnológiákat is az úgynevezett impulzus-periodikus lézer előállítása érdekében. Ahhoz, hogy az ilyen létesítményekből villamos energiát kapjon, szükséges, hogy a lézer körülbelül 10 kör / perc frekvenciával lőjön. Jelenleg egyszerűen nincs ilyen lézer. De pontosan a lézertechnológiák fejlesztését fogják végrehajtani egy új orosz létesítmény kifejlesztésénél, amely hozzájárul új megközelítések, új anyagok megjelenéséhez a lézerek fejlesztésében. A világ már megteszi az első lépéseket ebbe az irányba. Már léteznek elegendő teljesítményű impulzusos periodikus rendszerek, de ez mégis időbe telik,új lézerkörnyezetek, új anyagok létrehozása érdekében.
Ugyanakkor az orosz létesítmény kiegészítheti azokat az ismereteket, amelyeket a Karadashban működő hőtermelő reaktor létrehozására irányuló nemzetközi projekt végrehajtása során szerveznek. Bár a felhasznált létesítmények alapelvei eltérőek, a gyújtási folyamatok továbbra is hasonlóak. A kutatás és az e két létesítményben beszerezhető anyagok kiegészíthetik egymást.