Использование лазеров для решения проблемы управляемого термоядерного синтеза
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
с достижением температуры запуска реакции нужно выдерживать некое соотношение плотности частиц и времени их удержания в объёме, обеспечивающем эту плотность.
().ITER, экспериментального термоядерного реактора, плазму на котором планируют получить в 2019 году.
ИУТС имеет обратный принцип действия: пожертвовав временем удержания плазмы, учёные пытаются увеличить плотность частиц в ней и спланировать опыт так, чтобы значительная часть термоядерного топлива сгорела ещё до его разлёта. Эта схема будет работать, если дейтерий-тритиевую смесь в конденсированном (замороженном) состоянии практически мгновенно нагреть до сверхвысокой температуры.
).,,,.">В ИУТС-реакторе, как предполагается, будут использоваться сферические мишени с оболочкой, поглощающей подаваемую извне энергию. Вложение энергии должно приводить к испарению и быстрому истечению вещества (абляции ) с поверхности сферы. Взрывной процесс абляции даст направленную внутрь ударную волну которая сожмёт и нагреет топливо, находящееся в центральной части мишени, до термоядерных параметров, после чего горение начнёт распространяться из центра к периферии.
Рис. 5 - Схема нагрева и сжатия термоядерной мишени. 1 - топливо, 2 - оболочка, 3 - падающее излучение, 4 - расширяющаяся плазма вещества оболочки, 5 - фронт абляции, 6 - сжимающаяся неиспарившаяся часть оболочки, 7 - сжимающееся и прогреваемое топливо, 8 - термоядерный микровзрыв, 9 - разреженная плазма вещества оболочки
Закачивать энергию в мишень можно разными способами, и проектировщики NIF выбрали один из наиболее очевидных - лазерное воздействие. При этом 192 лазерных пучка будут направлены не на саму сферу с бериллиевой оболочкой и дейтерий-тритиевым наполнителем, а на металлический цилиндр, в котором она находится. Последний должен нагреваться и отдавать полученную энергию в виде рентгеновского излучения, а оно уже будет взаимодействовать с мишенью.
Сейчас сотрудники NIF занимаются тестированием установки. В последних опытах они оценили условия, возникающие при облучении золотых цилиндров диаметром в 3,55 мм и высотой в 6,40 мм. Внутри них находились пластиковые макеты реальных мишеней, заполненные гелием.
Сравнив данные измерений с теоретическими расчётами, исследователи установили, что эффективность преобразования лазерного излучения в рентгеновское доходит до 90%, а радиационная температура цилиндров превышает 300 эВ (3,6 млн. ?C). Сфера сжималась равномерно, с уменьшением диаметра от 2,2 мм до 100 мкм. Результаты даже превзошли наши ожидания, - говорит руководитель NIF Эдвард Мозес (Edward Moses). - Существовали некоторые опасения, что мы не достигнем нужной температуры, но всё обошлось.
По словам г-на Мозеса, зажигание термоядерного синтеза в NIF может произойти уже в следующем году. Я думаю, весной или летом 2012-го всё будет готово, - предполагает учёный. - Но утверждать не берусь.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изучив использование лазера в управляемом термоядерном синтезе, можно подвести некоторый итог.
По сравнению с термоядерным реактором с магнитным удержанием плазмы лазерный реактор имеет ряд неоспоримых преимуществ.
В отличие от баранки Токамака лазерный реактор имеет простую сферическую геометрию, что важно при его эксплуатации и замене оборудования.
Отказ от магнитного удержания плазмы уменьшает затраты на его изготовление и весьма упрощает конструкцию реактора.
Вакуум, необходимый для процесса, может быть вполне умеренным.
В лазерном реакторе легко контролируется средняя выходная мощность.
Различные компоненты всей установки могут быть сконструированы и испытаны независимо от самого реактора.
Это говорит о том, что лазеры и система вво?/p>