Det sista steget med installationen av en laser-termonukleär installation avslutades i Sarov förra veckan. Med sin hjälp planeras det att genomföra experiment på kontrollerad inertiell termonukleär fusion. Idén att skapa en sådan anläggning föreslogs först på 1950-talet av akademikerna Andrei Sakharov och Igor Tamm.
En sådan installation fungerar enligt följande: en sfärisk kapsel fylls med en blandning av deuterium och tritium, sedan skickas en kraftfull laserpuls till ytan. Under påverkan av impulsen förvandlas en del av kapseln till ånga, vilket skapar ett ablationstryck, vilket accelererar den sfäriska kolven till mycket höga hastigheter. Därefter komprimeras blandningen symmetriskt till parametrarna som krävs för den termonukleära reaktionen.
Kostnaden för världens kraftigste laseranläggning med dubbla användningar beräknas till cirka 45 miljarder rubel. För närvarande har USA och Frankrike en liknande laseranläggning. I sin tur kommer den ryska anläggningen att överträffa sina utländska motsvarigheter och vara den mäktigaste i världen. Kraften i installationen kommer att vara cirka 2,8 MJ, medan kraften i ovannämnda amerikanska och franska lasersystem inte överstiger 2 MJ.
Laserinstallationen kommer att vara av dubbel användning. Å ena sidan kommer det att vara en defensiv komponent, eftersom fysiken i tät het plasma, fysiken med höga energitätheter för närvarande studeras närmast vid sådana anläggningar. Dessa experiment kan syfta till att skapa termonukleära vapen. Å andra sidan är det energikomponenten. För närvarande uttrycker fysiker över hela världen idéer om att laser termonukleär fusion kan vara användbar för dem för att utveckla framtidens energi.
Det planeras att lansera den ultrahögeffekta laseranläggningen UFL-2m med full effekt år 2020. Laserinstallationen kommer att innehålla 192 laserkanaler, och dess dimensioner kommer att vara jämförbara i område med två fotbollsplaner. Vid denna unika anläggning är det planerat att genomföra grundläggande undersökningar om studier av tät plasma med hög temperatur.
Under de senaste 40 åren har en mycket kraftfull bas skapats i Sarov för utveckling av lasrar med olika krafter. Laserproduktionslinjen är en kärnverksamhet för hela Sarov Technopark, på vilket territoriet redan har mer än 30 bosatta företag.
Kampanjvideo:
Samtidigt kommer UVL-2m-laseranläggningen att användas för att skapa en termonukleär reaktion. Redan 1963 föreslog sovjetisk fysiker, akademiker Nikolai Basov och Oleg Krokhin att använda en laserinstallation för att antända ett termonukleärt mål och, på denna grund, genomföra termonukleär tändning och i framtiden skapa ett termonukleärt kraftverk. Detta schema skilde sig från det som föreslogs tidigare och var förknippat med magnetisk inneslutning. För närvarande byggs ITER-installationen på grundval av denna princip i den franska staden Cadarache, som är ett gemensamt internationellt projekt i flera länder.
Laserinstallationen under uppbyggnad i Ryssland gör det möjligt att använda det så kallade tröghetsläget, där det termonukleära bränslet antänds, inte på grund av att det har varit i varmt tillstånd under lång tid, och ämnet förblir inte särskilt tätt, utan tvärtom, den termonukleära blandningen komprimeras till en mycket hög temperatur. och densitet. Dessutom tar processen i sig mycket kort tid. Skillnaden är att i detta fall utförs en liten kontrollerad mikroexplosion.
En superkraftig laserinstallation kan också behövas för andra ändamål, i synnerhet med dess hjälp kommer det att vara möjligt att närma sig de egenskaper som materien kan komprimeras och värmas i stjärnor, till exempel som i solen. Det är av detta skäl som forskning inom området högtemperaturplasma kan tillämpas i astrofysikens intresse - för att studera astrofysisk plasma. Ofta står mänskligheten inför det faktum att vi inte helt känner till och förstår materiens grundläggande egenskaper, särskilt vid högt tryck och densitet. Till exempel statens ekvation. För att lösa dessa problem görs särskilda mål med hjälp av sådana studier med hjälp av laserinstallationer. Det finns många andra områden med laserapplikationer med hög effekt som är av intresse för forskare runt om i världen.
Det antas att konstruktionen av en ultrakraftig UFL-2m-laser kan hjälpa till i utvecklingen av en termonukleär reaktor. Om vi vänder oss till historien kan det noteras att det första kärnkraftverket skapades nästan samtidigt med utvecklingen av atomvapen. En gång hoppades de grundande fäderna, efter att ha fått antändning på testplatsen, det vill säga att de har implementerat en termonukleär explosion i praktiken, att en termonukleär reaktor skulle utvecklas ganska snabbt. Det var då Andrei Sakharovs förslag verkade att värmeisolering med ett magnetiskt plasmafält kunde användas för att begränsa plasma. Mer än ett halvt sekel har dock gått sedan 1950-talet, och mänskligheten har fortfarande inte en termonukleär reaktor. Det visade sig att skapandet är ett mycket svårt problem, eftersom plasma är en ganska instabil sak och har ett antal olika funktioner.
Grundläggande forskning om skapandet av en termonukleär reaktor pågår fortfarande, så ingenting kan sägas om tidpunkten för detta projekt. Samtidigt, om ett termonukleärt bränsle kan antändas vid en amerikansk eller en ny rysk installation, kommer arbetet med att skapa en termonukleär reaktor att börja nästan omedelbart.
Lasern som används i den ryska installationen, liksom dess amerikanska motsvarighet, kommer att pulseras. I detta fall kommer det att vara nödvändigt att lösa inte bara själva problemet med antändning av termonukleärt bränsle, utan också att väsentligt utveckla laserteknologier för att i praktiken erhålla den så kallade puls-periodiska lasern. För att ta emot elektrisk energi från sådana installationer är det nödvändigt att lasern kan skjuta med en frekvens på cirka 10 omgångar / min. För närvarande finns det helt enkelt inga sådana lasrar. Men det är just utvecklingen av laserteknologier som kommer att implementeras i utvecklingen av en ny rysk anläggning som kommer att bidra till uppkomsten av nya tillvägagångssätt, nya material i utvecklingen av lasrar. Världen tar redan de första stegen i denna riktning. Det finns redan pulserade periodiska system med tillräcklig kraft, men det tar fortfarande tid,för att skapa nya lasermiljöer, nya material.
Samtidigt kan den ryska installationen komplettera den kunskap som kommer att få i processen för att genomföra ett internationellt projekt för att skapa en termonukleär reaktor i Karadash. Även om principerna för de installationer som används är olika är tändningsprocesserna fortfarande lika. Forskning och material som kommer att erhållas vid dessa två anläggningar kommer att kunna komplettera varandra.