NIF

Как зажечь звезду лазером?

Как ты наверняка помнишь, в прошлой статье мы разбирались с тем, как работает термоядерный реактор типа "токамак". Еще тогда мы говорили, что это лишь один из возможных способов зажигания термоядерной реакции, поэтому сегодня мы расскажем тебе о другом способе "зажигать звезды" - инерциальном термоядерном синтезе!

Основная идея этого метода довольно проста и показана на картинке ниже. На крохотную мишень с дейтерий-тритиевой смесью направляются лучи множества мощных лазеров, что приводит к нагреву ее оболочки. Нагретое вещество выбрасывается с поверхности и, вследствие реактивной силы, оставшееся топливо сжимается. Параллельно с повышением плотности вещества повышается и его температура, которая в определенный момент достигает значения в 100 миллионов кельвин, необходимого для запуска реакции соединения ядер. Буум! Синтез пошел!

Термоядерный синтез

Схема инерциального термоядерного синтеза. Источник: http://hif.lbl.gov/

Интересно, что на реальных установках капсула освещается не прямыми лазерными лучами, а возбужденным с их помощью в камере рентгеновским излучением от загоревшейся плазмы, как показано на следующей картинке. При этом весь процесс занимает около 10 наносекунд!

Схематичное изображение топливной капсулы в камере.

А вот так выглядит рабочая камера, которую также называют "хольраум" (от немецкого - "пустое пространство"), используемая на реальной установке в Ливерморской Национальной Лаборатории.

Рабочая камера или "хольраум"

Кстати говоря, именно установка в Ливерморской лаборатории является наиболее успешным на сегодняшний день экспериментом по запуску инерциального термоядерного синтеза! Установка (а это целый комплекс зданий) так и называется - Национальный Зажигательный Комплекс (National Ignition Facility). Вот, как она выглядит снаружи:

National Ignition Facility

А вот так выглядит большая камера, куда попадают лучи лазеров и происходит термоядерный синтез! Всего генерируется 192 лазерных луча суммарной мощностью более 500 тераватт, что делает эту установку мощнейшим лазером в мире!

В этой камере сходятся все лазерные лучи.

Сам процесс создания лазерного излучения необходимой мощности довольно сложен и занимает длительное время.  В ускоренном режиме он показан на вот этом отличном видео!

Для интересующихся подробностями, приводим схематическое изображение этого процесса. Видно, что на пути к цели лазерный луч проходит через несколько каскадов усилителей, зеркал и фильтров.

Путь одного из 192 лазерных лучей.

К радости многих, в 2013 году на этой установке был получен очень важный результат - энергия, выделившаяся в результате термоядерного синтеза, почти вдвое превзошла энергию, подведенную к капсуле! Этот момент, безусловно, можно считать новой вехой в развитии термоядерного синтеза. Однако до финальной цели все еще далеко - общая энергия, затраченная на подготовку вспышки, все еще  в сотни раз больше получаемой от синтеза.

Прогресс не стоит на месте и мы уверены, что вскоре нас ждут еще более удивительные эксперименты, приближающие тот день, когда термоядерная энергия станет привычной реальностью! А вы ждете его вместе с нами?

Если понравилась статья, не забудь поделиться с друзьями! Пусть тоже получат удовольствие! 😉

Комментарии: