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
Расчет конденсационной турбины мощностью 165МВт на основе турбины-прототипа К-160-130-2 ХТГЗ
Паровая конденсационная турбина К-160-130 номинальной мощностью 160 МВт и частотой вращения
ротора 50 с-1 предназначается для непосредственного привода генератора
переменного тока. Турбина и генератор устанавливаются на железоб ...
Электромеханический привод машины разборки писем
Ни одному сознанию не дано помнить момент своего рождения. И это сознание тоже не помнило откуда оно взялось и когда появилось. Сначала были просто ощущения. Ощущение "пространства". Не нашего пространства, трехмерно ...
