Инерциальный термояд
Современное состояние исследований
В термоядерных реакторах с инерционным удержанием плазмы должен осуществляться последовательный поджиг мишеней, энерговыделение из которых покрывает внутренние потребности реактора и обеспечивает энергией внешних потребителей. Для станции, имеющей электрическую мощность ~1 ГВт, это означает выделение около десятка ГДж энергии в секунду, что накладывает ограничения на частоту повторения взрывов и освобождение энергии в каждом из них. Можно принять для оценки, что при поджиге одной мишени выделяется не менее 1 ГДж, поскольку после каждого взрыва камеру надо откачать, а следовательно, частота повторения взрывов не может превосходить 10 импульсов в секунду. Современный этап работ по инерционному термоядерному синтезу связан с исследованием возможности поджига одной мишени, что представляет большой интерес для исследований в области физики и техники высоких плотностей энергии.
Помимо решения проблем устойчивости сжатия и нагрева термоядерного горючего, важнейшим вопросом остается выбор источника импульсного воздействия (драйвера) на мишень. Сегодня основные кандидаты на эту роль - лазеры. В США и Франции строятся две крупнейшие лазерные установки - NIF и LMG, энергии излучения которых (~2 МДж) будет достаточно, по современным представлениям, для поджига мишени с энерговыделением <0.1 ГДж. Ожидается, что это событие может произойти в 2010 г. [12]. Реализация термоядерного взрыва в лабораторных условиях, безусловно, интенсифицирует разработку концепций термоядерных реакторов с инерционным удержанием. В России во ВНИИ экспериментальной физики (Саров) также создаётся лазерная установка "Искра-6" с более скромными параметрами по энергии излучения (300-600 кДж) [12]. Тем не менее эта установка должна сыграть важную роль в российских исследованиях по инерционному удержанию плазмы.
Расчеты и некоторые опыты с атомными бомбами показывают, что стократное превышение выделившейся мощности над вложенной возможно, если энергия сжатия, переданная на мишень, превысит 10 мегаджоулей (МДж). Сегодня удается передать на мишень энергию раз в сто меньше.
Существуют две схемы поджига мишени — прямой, когда лучи лазера падают непосредственно на ее поверхность. И при помощи отражающей камеры из тугоплавкого материала, например, вольфрама, в которую лучи проникают через отверстия и многократно отражаются от стенок. В США в Ливерморе интенсивно разрабатывается использующий такую схему проект NIF, цель которого - передача на мишень уже около 1,8 Мдж. Начальная стоимость проекта была около 1,2 млрд $. На рис.20 показана камера этой установки.
Рис.20. Рабочая камера NIF
Он должен был быть закончен к 2002 году. К 2005 году оказались запущены только первые четыре из 192 лазерных пучков (Nd-стекло, 3 гармоника). Сметная стоимость проекта возросла до 5 млрд $. Сегодня сроки пуска отодвигаются до 2009 года [12].
Но проект будет обязательно завершен. Будет ли он иметь отношение к энергетике? Отдаленное. Слишком мал коэффициент полезного действия современных лазеров. Сегодня уже никто не скрывает, что главное назначение таких проектов - уточнение механизма действия водородного оружия. В условиях запрещения ядерных испытаний это вполне легальный путь его технического совершенствования. А потому необходимые деньги будут обязательно выделены. Мир тратит сегодня «на порох» около 2 млрд. $ в день! Лазерный проект, аналогичный американскому создается во Франции и существенно более скромные – в Японии и у нас (г.Саров, НИИЭФ «Искра-6»). На рис.21 изображен экспериментальный зал одного из подобных устройств, Гекко-12 (Япония, энергия 30 кДж), а на рис.22. его камера [12]. Для повышения энергии необходимо увеличение мощности и числа подобных лазерных «линеек».
Другие статьи по теме
История развития часов
В рамках экологического подхода все аспекты изучения
человека, включая и социальные стороны его жизнедеятельности, основываются
прежде всего на взаимодействии человека со средой. В число экологических
факторов, воздействующих на ...
Разработка настенного поворотного крана
Грузоподъёмная машина
предназначена для перемещения по вертикали и передачи грузов из одной точки в
другую при помощи обслуживающей машины. Грузоподъёмные механизмы работают
периодически, чередуя рабочее движение – перемещение гр ...