Инерциальный термояд

В начале 70-х годов Нукколсом (Nuckolls) и его коллегами была высказана весьма плодотворная идея использовать лазерное излучение не только для нагрева мишени, но также и для одновременного сверхсильного сжатия термоядерного горючего в сферической геометрии [8]. Увеличение плотности термоядерного горючего позволяет существенно снизить пороговую лазерную энергию. Предложив программированный во времени сферически симметричный режим облучения мишени в своих расчетах, они показали, что, используя реактивную силу разлетающейся горячей плазмы, можно почти адиабатически сжать центральное ядро мишени до плотности в 102-104 раз выше плотности твердого тела и инициировать таким способом термоядерный микровзрыв с положительным выходом энергии. Пороговая лазерная энергия в такой схеме снижается на много порядков и лежит в интервале 103—104 Дж при длительности импульса 10-10 сек, т. е. необходимы мощности до 1013—1014 Вт. К этому времени были достигнуты существенные успехи в разработке лазерных систем с импульсами нано - и пикосекундной длительности и высокой направленностью излучения на энергии 102—103 Дж [8]. Столь сильное сближение теоретических оценок пороговой энергии лазера и возможностей техники эксперимента качественно изменили направление работ по ЛТС в ряде стран. Развернулось строительство специализированных лазерных установок для проверки физических принципов, заложенных в новую концепцию ЛТС. Заметим, что идея использовать лазер для сжатия мишени высказывалась и раньше Дайбером (T. M. Daiber) и его группой. Однако при этом не было проведено достаточно надежных расчетов и их работа осталась практически незамеченной [8].

В рамках этих исследований проводится большая работа направленная на построение адекватных математических моделей лазерного микровзрыва. Этому вопросу в последнее время посвящено большое число работ, содержание которых фактически сводится к вычислению термоядерного выхода при различных условиях и поиску оптимальных конструкций мишени и оптимальных параметров лазерного импульса. Такого рода расчеты очень сложны. Более того, их корректная постановка требует решения целого ряда сложных физических задач и прежде всего задач физики плазмы. Хотя не все эти задачи решены в настоящее время, уже сейчас можно говорить о перспективности ЛТС и его конкурентоспособности с другими направлениями УТС. Конечно, предстоит большой объем экспериментальных исследований по изучению всех физических эффектов, возникающих при лазерном сжатии и разогреве вещества. Экспериментальные трудности при этом связаны не только с исключительно высокими требованиями, которые предъявляются к лазерным системам, но и с тем обстоятельством, что все существенные процессы протекают за времена 19-9-10-12 сек и имеют пространственный масштаб 10-2-10-4 см.

Основные физические проблемы, встающие перед исследователями в области ЛТС и пути их решения

Во-первых, для получения заметного термоядерного выхода в практически разумном диапазоне лазерных энергий и энергий микровзрыва необходимо использовать DT-плазму, сжатую до плотностей, во много раз превышающих плотность твердого водорода ns. Во-вторых, требуемая для инициирования термоядерной реакции лазерная энергия сильно зависит от поглощательной способности плазмы и становится неприемлемо большой при т) η<<1 (через η обозначена доля лазерной энергии, перешедшая при поглощении в тепловую энергию плазмы) даже при наличии сжатия. Таким образом, с практической точки зрения для осуществления лазерного поджига термоядерной реакции необходимо решить две основные задачи: 1) сжать реагирующее вещество до плотности п> ns и 2) обеспечить эффективную передачу энергии от лазерного излучения плазме.

Другие статьи по теме

Пистолет ПЖ
При создании стрелкового оружия возникает вопрос, какой патрон использовать. Много раз предпринимались попытки использовать безгильзовые патроны. Например, патрон фирмы Динамит – Нобель DM11 4,7 для автомата G11 или сг ...

Технология ремонта компрессионных холодильников Минск-16
В настоящее время в нашей стране разработаны и поступают на экспорт более 100 наименований электромашин и приборов. В условиях рыночной экономики основными направлениями в развитии электробытовых приборов на отечественных предпри ...