Eelmisel nädalal valmis Sarovis laseritermotuumarajatise paigaldamise viimane etapp. Tema abiga on kavas läbi viia eksperimente kontrollitud inertsiaalse termotuumasünteesi kohta. Sellise rajatise loomise idee pakkusid esmakordselt välja 1950. aastatel akadeemikud Andrei Sahharov ja Igor Tamm.
Selline paigaldus töötab järgmiselt: sfääriline kapsel täidetakse deuteeriumi ja triitiumi seguga, seejärel saadetakse selle pinnale võimas laserimpulss. Impulsi mõjul muutub osa kapslist auruks, tekitades ablatsioonirõhu, mis kiirendab sfäärilist kolbi väga suurtele kiirustele. Seejärel surutakse segu sümmeetriliselt kokku parameetritega, mis on vajalikud termotuumareaktsiooni jaoks.
Maailma võimsaima kahesuguse kasutusega laserrajatise maksumus on hinnanguliselt umbes 45 miljardit rubla. Praegu on USA-s ja Prantsusmaal sarnane laserrajatis. Vene tehas omakorda ületab oma välismaiseid kolleege ja on maailmas võimsaim. Installatsiooni võimsus on umbes 2,8 MJ, samas kui ülalnimetatud Ameerika ja Prantsuse lasersüsteemide võimsus ei ületa 2 MJ.
Laserpaigaldamine on kahesuguse kasutusega. Ühest küljest on see kaitsekomponent, kuna tiheda kuuma plasma füüsikat ja kõrge energiatihedusega füüsikat uuritakse praegu sellistes rajatistes kõige lähemalt. Need katsed võivad olla suunatud tuumarelvade loomisele. Teisest küljest on see energiakomponent. Praegu väljendavad kogu maailma füüsikud ideid, et termotuumasüntees laserist võiks olla kasulik neile tuleviku energia arendamisel.
Ülimalt suure võimsusega laserrajatis UFL-2m on kavas käivitada 2020. aastal. Laserpaigaldus hõlmab 192 laserkanalit ja selle mõõtmed on pindalaliselt võrreldavad kahe jalgpalliväljakuga. Selles ainulaadses rajatises on kavas läbi viia põhjalikud uuringud kõrge temperatuuriga tiheda plasma uurimiseks.
Viimase 40 aasta jooksul on Sarovis loodud väga võimas baas mitmesuguse võimsusega laserite arendamiseks. Laseritootmisliin on kogu Sarov Technoparki põhitegevus, mille territooriumil on juba tööle asunud üle 30 residendist ettevõtte.
Reklaamvideo:
Samal ajal kasutatakse UVL-2m laserseadmeid tõepoolest termotuumareaktsiooni tekitamiseks. Juba 1963. aastal tegid nõukogude füüsik, akadeemik Nikolai Basov ja Oleg Krokhin ettepaneku kasutada tuumarelva sihtmärgi süttimiseks laserrajatist ja selle põhjal termotuumade süütamist ning tulevikus termotuumaelektrijaama loomist. See skeem erines varem välja pakutud skeemist ja oli seotud magnetilise suletusega. Praegu ehitatakse selle põhimõtte alusel ITER-i paigaldist Prantsusmaa linna Cadarache, mis on mitme riigi ühine rahvusvaheline projekt.
Venemaal ehitatav laserpaigaldus võimaldab kasutada niinimetatud inertsrežiimi, milles termotuumakütus süüdatakse mitte seetõttu, et see on pikka aega kuum, ja aine ei jää kuigi tihe, vaid vastupidi - termotuuma segu surutakse kokku väga kõrge temperatuurini. ja tihedus. Pealegi võtab see protsess ise väga lühikese aja. Erinevus seisneb selles, et sel juhul viiakse läbi väike kontrollitud mikroplahvatus.
Ülivõimas laserpaigaldus võib olla vajalik ka muudel eesmärkidel, eriti selle abiga on võimalik läheneda karakteristikutele, millele ainet saab näiteks tähtedes kokku suruda ja kuumutada, näiteks Päikese käes. Just sel põhjusel saab astrofüüsika huvides rakendada teadusuuringuid kõrgtemperatuurse plasma valdkonnas - astrofüüsikalise plasma uurimiseks. Inimkond seisab sageli silmitsi asjaoluga, et me ei tea ega mõista täielikult aine põhilisi omadusi, eriti kõrge rõhu ja tiheduse korral. Näiteks oleku võrrand. Nende probleemide lahendamiseks tehakse spetsiaalsed sihtmärgid, mille abil sellised uuringud tehakse laserpaigaldiste abil. On palju muid suure võimsusega laserrakenduste valdkondi, mis pakuvad teadlastele huvi kogu maailmas.
Eeldatakse, et ülivõimsa UFL-2m laseri ehitamine võib aidata termotuumareaktori arendamisel. Kui pöörduda ajaloo poole, võib märkida, et esimene tuumaelektrijaam loodi peaaegu samaaegselt aatomirelvade väljatöötamisega. Korraga lootsid isad, kes said katsekohas süüte, see tähendab, et nad olid praktikas läbi viinud termotuumaplahvatuse, lootes, et termotuumareaktor areneb üsna kiiresti. Just siis ilmus Andrei Saharovi ettepanek, et plasma piiramiseks võiks kasutada soojusisolatsiooni plasma magnetvälja abil. Kuid 1950. aastatest on möödunud enam kui pool sajandit ja inimkonnal pole veel termo tuumareaktorit. Selgus, et selle loomine on väga keeruline probleem, kuna plasma on üsna ebastabiilne asi ja sellel on mitmeid erinevaid funktsioone.
Termo tuumareaktori loomise alusuuringud alles käivad, nii et selle projekti ajastuse kohta ei saa midagi öelda. Samal ajal, kui ameeriklase või uue Vene käitise juures saab tuumakütuse süüdata, alustatakse tööd tuumareaktori loomisega peaaegu kohe.
Vene installatsioonis kasutatav laser, nagu ka tema Ameerika kolleeg, impulsitakse. Sel juhul tuleb lahendada mitte ainult termotuumakütuse süttimise probleem, vaid ka märkimisväärselt arendada lasertehnoloogiaid, et saada praktikas nn korduvimpulss-laser. Sellistest installatsioonidest elektrienergia saamiseks on vajalik, et laser saaks tulistada sagedusega umbes 10 ringi / min. Praegu selliseid lasereid lihtsalt pole. Kuid just lasertehnoloogiate arendamine, mida rakendatakse uue Venemaa rajatise väljatöötamisel, aitab kaasa uute lähenemisviiside, uute materjalide ilmnemisele laserite väljatöötamisel. Maailm on selles suunas juba esimesi samme astumas. Juba on olemas piisava võimsusega impulss-perioodilised süsteemid, kuid see võtab siiski aega,et luua uusi laserkeskkondi, uusi materjale.
Samal ajal saab Venemaa installatsioon täiendada teadmisi, mis saadakse Karadashis termotuumareaktori loomise rahvusvahelise projekti elluviimisel. Kuigi kasutatavate käitiste põhimõtted on erinevad, on süüteprotsessid siiski sarnased. Nendes kahes rajatises hangitavad teadusuuringud ja materjalid saavad üksteist täiendada.