De laatste fase van de installatie van een thermonucleaire laserinstallatie is vorige week in Sarov voltooid. Met zijn hulp is het de bedoeling om experimenten uit te voeren met gecontroleerde inertiële thermonucleaire fusie. Het idee om een dergelijke faciliteit te creëren, werd voor het eerst voorgesteld in de jaren vijftig door academici Andrei Sacharov en Igor Tamm.
Zo'n installatie werkt als volgt: een bolvormige capsule wordt gevuld met een mengsel van deuterium en tritium, waarna een krachtige laserpuls naar het oppervlak wordt gestuurd. Onder invloed van de impuls verandert een deel van de capsule in damp, waardoor een ablatiedruk ontstaat die de bolvormige zuiger versnelt tot zeer hoge snelheden. Vervolgens wordt het mengsel symmetrisch gecomprimeerd tot de parameters die nodig zijn voor de thermonucleaire reactie.
De kosten van 's werelds krachtigste laserfaciliteit voor tweeërlei gebruik worden geschat op ongeveer 45 miljard roebel. Momenteel hebben de VS en Frankrijk een vergelijkbare laserfaciliteit. Op zijn beurt zal de Russische fabriek zijn buitenlandse tegenhangers overtreffen en de machtigste ter wereld zijn. Het vermogen van de installatie zal ongeveer 2,8 MJ bedragen, terwijl het vermogen van de bovengenoemde Amerikaanse en Franse lasersystemen niet groter is dan 2 MJ.
De laserinstallatie zal voor tweeërlei gebruik zijn. Enerzijds zal het een defensieve component zijn, aangezien de fysica van dicht heet plasma en de fysica van hoge energiedichtheden momenteel het meest nauwkeurig worden bestudeerd in dergelijke faciliteiten. Deze experimenten kunnen gericht zijn op het maken van thermonucleaire wapens. Aan de andere kant is het de energiecomponent. Momenteel brengen natuurkundigen over de hele wereld hun ideeën naar voren dat thermonucleaire fusie met laser voor hen nuttig kan zijn om de energie van de toekomst te ontwikkelen.
Het is de bedoeling om in 2020 de ultra-high-power laserfaciliteit UFL-2m op vol vermogen te lanceren. De laserinstallatie zal 192 laserkanalen bevatten en de afmetingen zullen qua oppervlakte vergelijkbaar zijn met twee voetbalvelden. In deze unieke faciliteit is het de bedoeling om fundamenteel onderzoek uit te voeren naar de studie van dicht plasma bij hoge temperaturen.
In Sarov is de afgelopen 40 jaar een zeer krachtige basis gecreëerd voor de ontwikkeling van lasers met verschillende vermogens. De laserproductielijn is een kernactiviteit voor het hele Sarov Technopark, op het grondgebied waarvan al meer dan 30 ingezeten bedrijven zijn ingezet.
Promotie video:
Tegelijkertijd zal de UVL-2m laserfaciliteit inderdaad worden gebruikt om een thermonucleaire reactie op te wekken. In 1963 stelden de Sovjetfysicus, academicus Nikolai Basov en Oleg Krokhin voor om een laserinstallatie te gebruiken om een thermonucleair doelwit te ontsteken en op basis hiervan een thermonucleaire ontsteking uit te voeren en in de toekomst een thermonucleaire energiecentrale te creëren. Dit schema was anders dan het eerder voorgestelde schema en werd geassocieerd met magnetische opsluiting. Op dit moment wordt op basis van dit principe de ITER-installatie gebouwd in de Franse stad Cadarache, een gezamenlijk internationaal project van verschillende landen.
De laserinstallatie die in Rusland in aanbouw is, maakt het mogelijk om de zogenaamde inertiële modus te gebruiken, waarin thermonucleaire brandstof wordt ontstoken, niet vanwege het feit dat deze lange tijd heet is, en de substantie niet erg dicht blijft, maar integendeel - het thermonucleaire mengsel wordt tot een zeer hoge temperatuur gecomprimeerd en dichtheid. Bovendien duurt dit proces zelf erg kort. Het verschil is dat in dit geval een kleine gecontroleerde micro-explosie wordt uitgevoerd.
Een superkrachtige laserinstallatie kan ook nodig zijn voor andere doeleinden, in het bijzonder zal het met zijn hulp mogelijk zijn om de kenmerken te benaderen waartoe materie kan worden gecomprimeerd en verwarmd in sterren, bijvoorbeeld in de zon. Het is om deze reden dat onderzoek op het gebied van hoge temperatuur plasma kan worden toegepast in het belang van de astrofysica - voor de studie van astrofysisch plasma. Vaak wordt de mensheid geconfronteerd met het feit dat we de fundamentele eigenschappen van materie niet volledig kennen en begrijpen, vooral bij hoge druk en dichtheid. Bijvoorbeeld de toestandsvergelijking. Om deze problemen op te lossen, worden speciale doelen gemaakt, met behulp waarvan dergelijke onderzoeken worden uitgevoerd met behulp van laserinstallaties. Er zijn veel andere gebieden van lasertoepassingen met hoog vermogen die van belang zijn voor wetenschappers over de hele wereld.
Aangenomen wordt dat de constructie van een ultrakrachtige UFL-2m-laser kan helpen bij de ontwikkeling van een thermonucleaire reactor. Als we naar de geschiedenis kijken, kan worden opgemerkt dat de eerste kerncentrale bijna gelijktijdig met de ontwikkeling van atoomwapens werd gecreëerd. Ooit hoopten de grondleggers, nadat ze op de testlocatie waren ontstoken, dat wil zeggen nadat ze in de praktijk een thermonucleaire explosie hadden geïmplementeerd, dat er vrij snel een thermonucleaire reactor zou worden ontwikkeld. Het was toen dat het voorstel van Andrei Sacharov verscheen om thermische isolatie door een magnetisch plasmaveld te gebruiken om het plasma op te sluiten. Sinds de jaren vijftig is er echter meer dan een halve eeuw verstreken en de mensheid heeft nog steeds geen thermonucleaire reactor. Het bleek dat de creatie ervan een heel moeilijk probleem is, omdat plasma nogal onstabiel is en een aantal verschillende kenmerken heeft.
Fundamenteel onderzoek naar de oprichting van een thermonucleaire reactor is nog gaande, dus over de timing van dit project kan niets gezegd worden. Tegelijkertijd, als een thermonucleaire brandstof kan worden ontstoken in een Amerikaanse of een nieuwe Russische installatie, zal vrijwel onmiddellijk worden begonnen met de oprichting van een thermonucleaire reactor.
De laser die in de Russische installatie wordt gebruikt, zal, net als zijn Amerikaanse tegenhanger, gepulseerd zijn. In dit geval zal het nodig zijn om niet alleen het probleem van de ontsteking van thermonucleaire brandstof op te lossen, maar ook om lasertechnologieën significant te ontwikkelen om in de praktijk de zogenaamde puls-periodieke laser te verkrijgen. Om elektrische energie van dergelijke installaties te ontvangen, is het noodzakelijk dat de laser kan schieten met een frequentie van ongeveer 10 ronden / min. Momenteel zijn er gewoonweg geen dergelijke lasers. Maar het is precies de ontwikkeling van lasertechnologieën die zullen worden geïmplementeerd bij de ontwikkeling van een nieuwe Russische faciliteit die zal bijdragen aan de opkomst van nieuwe benaderingen, nieuwe materialen bij de ontwikkeling van lasers. De wereld zet al de eerste stappen in deze richting. Er bestaan al gepulseerde periodieke systemen met voldoende vermogen, maar het kost nog steeds tijd,om nieuwe laseromgevingen te creëren, nieuwe materialen.
Tegelijkertijd kan de Russische installatie de kennis aanvullen die zal worden opgedaan bij de uitvoering van een internationaal project om een thermonucleaire reactor in Karadash te creëren. Hoewel de principes van de gebruikte installaties verschillen, zijn de ontstekingsprocessen nog steeds vergelijkbaar. Onderzoek en materiaal dat bij deze twee faciliteiten wordt verkregen, kunnen elkaar aanvullen.
