Laser lämpöydinlaitoksen asennuksen viimeinen vaihe valmistui Sarovissa viime viikolla. Sen avulla on tarkoitus suorittaa kontrolloidun inertiaalisen lämpöydinfuusion kokeita. Ajatuksen tällaisen laitoksen perustamisesta ehdottivat ensin 1950-luvulla akateemikot Andrei Saharov ja Igor Tamm.
Tällainen asennus toimii seuraavasti: pallomainen kapseli täytetään deuteriumin ja tritiumin seoksella, sitten voimakas laserpulssi lähetetään sen pintaan. Impulssin vaikutuksesta osa kapselista muuttuu höyryksi, syntyy ablaatiopaine, joka kiihdyttää pallomaista mäntää erittäin suurille nopeuksille. Seuraavaksi seos puristetaan symmetrisesti parametreihin, joita vaaditaan lämpöydinreaktioon.
Maailman tehokkaimman kaksikäyttölaserin kustannukset ovat arviolta noin 45 miljardia ruplaa. Tällä hetkellä Yhdysvalloissa ja Ranskassa on samanlainen laserlaitos. Venäjän tehdas puolestaan ylittää ulkomaiset kollegansa ja on maailman voimakkain. Asennuksen teho on noin 2,8 MJ, kun taas edellä mainittujen amerikkalaisten ja ranskalaisten laserlaitteiden teho ei ylitä 2 MJ.
Laserasennuksella on kaksikäyttö. Toisaalta se tulee olemaan puolustava komponentti, koska tiheän kuuman plasman fysiikkaa, korkeiden energiatiheyksien fysiikkaa tutkitaan tällä hetkellä tarkemmin tällaisissa tiloissa. Nämä kokeet voivat kohdistua lämpöydinaseiden luomiseen. Toisaalta se on energiakomponentti. Tällä hetkellä fyysikot ympäri maailmaa ilmaisevat ajatuksia siitä, että lämpöydinfuusio laserilla voi olla hyödyllinen heille tulevaisuuden energian kehittämisessä.
UFL-2m: n erittäin tehokkaan laserlaitteiston on tarkoitus käynnistää täydellä teholla vuonna 2020. Laserin asennus sisältää 192 laserkanavaa, ja sen mitat ovat verrattavissa alueelta kahteen jalkapallokenttään. Tässä ainutlaatuisessa laitoksessa on tarkoitus suorittaa perustutkimus korkean lämpötilan tiheän plasman tutkimiseksi.
Viime 40 vuoden aikana Saroviin on luotu erittäin voimakas perusta erilaisten voimien laserien kehittämiseen. Lasertuotantolinja on koko Sarov Technopark -yrityksen ydinliiketoiminta, jonka alueella yli 30 kotimaista yritystä on jo toiminut.
Mainosvideo:
Samaan aikaan UVL-2m-laserlaitteistoa käytetään todellakin lämpöydinreaktion luomiseen. Neuvostoliiton fyysikko, akateemikko Nikolai Basov ja Oleg Krokhin ehdottivat jo vuonna 1963 laserlaitteiston käyttöä lämpöydinkohteen sytyttämiseen ja tämän perusteella lämpöydin-sytytyksen toteuttamiseen sekä tulevaisuudessa lämpöydinvoimalan perustamiseen. Tämä kaavio oli erilainen kuin aikaisemmin ehdotettu, ja se liittyi magneettiseen rajoitukseen. Tällä hetkellä tämän periaatteen perusteella rakennetaan ITER-laitosta Ranskan kaupunkiin Cadaracheen, joka on useiden maiden yhteinen kansainvälinen projekti.
Venäjällä rakenteilla oleva laserlaitteisto mahdollistaa niin kutsutun inertiaalimoodin käytön, jossa lämpöydinpolttoaine syttyy johtumatta siitä, että se on ollut kuumassa tilassa pitkään, ja aine ei ole kovin tiheä, vaan päinvastoin, lämpöydinseos puristuu erittäin korkeaan lämpötilaan. ja tiheys. Lisäksi tämä prosessi itsessään vie hyvin lyhyen ajan. Ero on siinä, että tässä tapauksessa suoritetaan pieni kontrolloitu mikro-räjähdys.
Erittäin tehokasta laserasennusta voidaan tarvita myös muihin tarkoituksiin, erityisesti sen avulla on mahdollista lähestyä ominaisuuksia, joille ainetta voidaan puristaa ja kuumentaa esimerkiksi tähtiä, kuten aurinkoa kohti. Tästä syystä korkean lämpötilan plasman tutkimusta voidaan soveltaa astrofysiikan kannalta - astrofysiikan plasman tutkimiseen. Ihmiskunta kohtaa usein tosiasian, että emme tiedä ja ymmärrä täysin aineen perusominaisuuksia, etenkin korkeassa paineessa ja tiheydessä. Esimerkiksi tilan yhtälö. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tehdään erityiskohteita, joiden avulla tällaiset tutkimukset suoritetaan laserlaitteiden avulla. On monia muita suuritehoisia lasersovelluksia, jotka kiinnostavat tutkijoita ympäri maailmaa.
Oletetaan, että erittäin voimakkaan UFL-2m -laserin rakentaminen voi auttaa lämpöydinreaktorin kehittämisessä. Jos käännymme historiaan, voidaan huomata, että ensimmäinen ydinvoimalaitos luotiin melkein samanaikaisesti atomiaseiden kehittämisen kanssa. Kerran, perustajat, saatuaan sytytyksen koepaikalla, toisin sanoen toteuttaneet käytännössä lämpöydinräjähdyksen, toivoivat, että lämpöydinreaktori kehitetään melko nopeasti. Silloin ilmestyi Andrei Saharovin ehdotus, jonka mukaan plasmamagneettisella kentällä tapahtuvaa lämmöneristystä voitaisiin käyttää plasman rajoittamiseen. 1950-luvulta on kuitenkin kulunut yli puoli vuosisataa, ja ihmiskunnalla ei ole vieläkään ydinreaktoria. Kävi ilmi, että sen luominen on erittäin vaikea ongelma, koska plasma on melko epävakaa asia ja sillä on useita erilaisia piirteitä.
Lämpöydinreaktorin perustamista koskeva perustutkimus on edelleen käynnissä, joten tämän projektin ajoituksesta ei voida sanoa mitään. Samaan aikaan, jos lämpöydinpolttoaine voidaan sytyttää amerikkalaisessa tai uudessa venäläisessä laitoksessa, lämpöydinreaktorin luomistyö alkaa melkein heti.
Venäjän asennuksessa käytetty laser, kuten sen amerikkalainen vastine, pulssitetaan. Tässä tapauksessa on tarpeen ratkaista paitsi lämpöydinpolttoaineen syttymisongelma, myös kehittää merkittävästi laserteknologiaa, jotta saadaan käytännössä ns. Toistuvasti pulssitettu laser. Sähköenergian vastaanottamiseksi tällaisista laitoksista on välttämätöntä, että laser pystyy ampumaan noin 10 kierroksen / min taajuudella. Tällä hetkellä sellaisia lasereita ei yksinkertaisesti ole. Mutta juuri lasertekniikan kehittäminen toteutetaan kehitettäessä uutta venäläistä laitosta, joka edistää uusien lähestymistapojen, uusien materiaalien syntymistä laserien kehittämisessä. Maailma on jo ottamassa ensimmäiset askeleet tähän suuntaan. Jo olemassa on pulssisia jaksollisia järjestelmiä, joilla on riittävä teho, mutta se vie vielä aikaa,uusien laserympäristöjen, uusien materiaalien luomiseksi.
Samanaikaisesti venäläinen laitos voi täydentää tietoa, joka saadaan Karadashin lämpöydinreaktorin luomista koskevan kansainvälisen hankkeen toteuttamisprosessissa. Vaikka käytettyjen asennusten periaatteet ovat erilaisia, syttymisprosessit ovat edelleen samanlaiset. Näistä kahdesta laitoksesta saatava tutkimus ja materiaalit voivat täydentää toisiaan.