Инерциальный термояд

Дейтериевые кластеры, о которых пойдет речь здесь, состоят из молекул дейтерия. Нейтральные молекулы дейтерия притягиваются друг к другу в дейтериевом кластере силами Ван-дер-Вальса, то есть слабыми короткодействующими силами, возникающими из-за взаимной электрической поля­ризации нейтральных молекул. Типичный радиус дейтериевого кластера, получаемого в экспериментах при истечении пучка молекул дейтерия из сопла, составля­ет 25-50 Å, то есть каждый такой кластер насчитывает несколько тысяч или десятков тысяч молекул дейте­рия, имея, как правило, сферическую форму. Темпера­тура кипения жидкого дейтерия составляет 250°С, так что в нормальных условиях кластеры не могут долго су­ществовать.

Дейтериевые кластеры представляют большой ин­терес ввиду возможности создать плазму с кинетичес­кой энергией дейтронов, достаточной для термоядер­ной реакции синтеза при столкновении двух таких ядер. После быстрого удаления из кластера сверхсиль­ным лазерным полем всех электронов положительно заряженные дейтроны в кластере отталкиваются друг от друга кулоновскими силами. Ядра дейтерия приоб­ретают энергию в несколько килоэлектронвольт в ре­зультате такого кулоновского взрыва кластеров. В ре­зультате ядерной реакции слияния двух дейтронов образуются ядро 3He и нейтрон n, причем энергия ней­трона в системе центра инерции строго фиксирована и равна 2,45 МэВ. Это открывает возможность создания источника пучка моноэнергетических нейтронов.

После окончания лазерно­го импульса в лазерном фокусе образуется плазма, со­стоящая из электронов и ядер дейтерия, возникших после кулоновского взрыва кластеров. Их концентра­ция порядка 3•1019см-3. Плазма существует в течение времени порядка 1 нс, после чего дальнейшее расшире­ние приводит к ее исчезновению.

В экспериментах в Ливерморской лаборатории наблюдалось около 104 нейтронов в расчете на один лазерный импульс. Время их испускания составило около 0,5 нс. Это вре­мя определяется временем разлета плазмы в лазерном фокусе.

Таким образом, впервые удалось получить в лабо­ратории реакцию лазерного термоядерного синтеза на кластерах, причем был получен пучок моноэнергетических ней­тронов (2,45 МэВ) короткой длительности (0,5 нс) [9].

Экспериментальные результаты.

До сих пор мы обсуждали главным образом теоретические исследования, касающиеся различных аспектов лазерного термоядерного синтеза. Результаты этих исследований, демонстрируя чрезвычайную трудность проблемы, дают в то же время определенные основания для оптимизма. Во всяком случае, теоретические результаты, несомненно, способствовали резкому увеличению интереса к проблеме и быстрому росту экспериментальной активности.

Прежде всего нужно отметить эксперементы Чаратиса (G. Charatis) и его группы, которые изучали сжатие стеклянных оболочек, заполненных газообразной DT-смесью [8]. Они использовали двухканальный лазер на неодимовом стекле с энергией порядка 200 Дж. Система формирования импульса позволяла варьировать длительность от 30 псек до 1 нсек. Используемые мишени представляли собой сферические стеклянные оболочки с внешним диаметром 30-700 мкм и толщиной стенок 0,5-12 мкм; давление газа составляло 1-100 атм. Оптическая система позволяла достичь высокой симметрии облучения мишеней. В экспериментах измерялся полный баланс энергии (отражение, рентгеновское излучение, быстрые частицы) и производилась рентгеновская фотография мишени, позволяющая судить об ее размере в процессе сжатия. В лучших экспериментах получено 5·106 нейтронов при падающей на мишень энергии порядка 60 Дж при размерах мишени 50 мкм, толщине 0,5 мкм и давлении смеси 18 атм. Было зарегистрировано сжатие порядка 100. Но из полученных данных нельзя было однозначно заключить, происходят ли наблюдаемые нейтроны из сжатого ядра мишени или они образуются в результате прожигания стеклянной оболочки. Также трудно быть уверенным, что однопроцентная оболочка не разрушается и не перемешивается с горючим в процессе стократного сжатия. Однако в любом случае обсуждаемые эксперименты представляют большой интерес как первые опыты с оболочечными мишенями, выполненные в диапазоне лазерных интенсивностей до 1016 Вт/м2.

Другие статьи по теме

Статистическая обработка экспериментальных данных
Измерения — один из важнейших путей познания природы человеком. Они играют огромную роль в современном обществе. Наука и промышленность не могут существовать без измерений. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, гд ...

Привод элеватора. Компоновка. СБ чертеж цилиндрического редуктора. Деталировка. РПЗ
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Спроектировать привод элеватора Исходные данные: Усилие на ленте элеватора F = 3 кН Скорость ленты элеватора ...