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

Надежность машин станки, промышленные роботы
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации. Уровень надежности в значительной степени определяет ...

История научных исследований в области управляемого термоядерного синтеза
Говорят, говорят, скоро будет термояд, Будет мирный, будет смирный, управляемый. Нам об этом термояде говорили в детстве дяди. Говорят, говорят, скоро будет термояд! А теперь мы сами дяди, сами то же говорим И мечто ...