Использование лазеров для решения проблемы управляемого термоядерного синтеза
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?а шариков могут быть разработаны отдельно, а осуществимость самой реакции проверена с помощью одиночных вспышек в реакторе малой мощности.
Лазерные термоядерные установки - многообещающий источник энергии реактивных двигателей космических кораблей.
В будущем при повышении энергии лазеров можно надеяться на осуществление реакции дейтерий - дейтерий. Тогда отпадет необходимость в тритии.
А где-то в очень далекой перспективе мыслится и такое завлекательное топливо, как бороводород, которое при сгорании дает только три атома гелия при полном отсутствии нейтронов. Правда, переход к такому горючему станет возможным только при повышении лазерного импульса в 100 раз по сравнению с еще недостигнутой величиной, которая нужна для реакции дейтерия с тритием.
Однако среди достоинств лазерного термоядерного синтеза, также имеются и недостатки. Сейчас нет таких лазерных установок, которые удовлетворяли бы всем необходимым условиям.
Как и в любом другом усилителе, на выходе лазера всегда присутствуют шумы - излучение из-за самопроизвольного высвечивания атомов. Пока нет основного импульса, это излучение в течение одной десятой или сотой доли секунды действует на шарик-мишень. Чтобы под действием этого фона он не испарился, не дождавшись основного импульса, нужно, чтобы величина фона была слабее импульса в сотни миллиардов раз.
Еще неясно, каким путем достичь такой контрастности фона и основного импульса. А ведь нужно еще бороться с отраженным лучом лазера, с неоднородностью освещенности и обеспечивать синхронность импульсов всех каналов.
Как видно из исследований, чтобы микровзрыв произошел, надо успеть за миллиардные доли секунды нагреть топливный шарик до термоядерной температуры. Сделать это можно с помощью мощных лазеров. Такие эксперименты проводятся уже около 30 лет. В лабораториях России, Франции, Японии, США построены лазеры с энергией до 20 000 джоулей. А в 2012 году в США должна заработать самая мощная лазерная установка NIF с энергией импульса до 1,8 миллиона джоулей.
Еще одна проблема инерционного термоядерного синтеза - необходимость взрывать заряды несколько раз в секунду. Пока столь мощные лазеры дают по одному импульсу в несколько часов. Есть идея заменить их ускорителями ионов: у них значительно выше КПД, и они могут работать с высокой частотой. Но из-за электрического отталкивания ионов пучок трудно сфокусировать до нужного диаметра.
В целом, конечно, не все задачи решены в лазерном УТС. Но ученые всего мира продолжают исследования в этой области.
Литература
1. Тарасов Л.В. Лазеры: действительность и надежды / Л.В. Тарасов - М.: Наука, Главная ред. физ.-мат. литературы, 1985. - 176 с.
. Вокруг Света: многопредмет. журнал. - Электрон. журнал: ООО Издательство ВОКРУГ СВЕТА. - 2008. - №10. - Рубрика Ярмарка идей. - Режим доступа:
. Ядерная и термоядерная энергетика будущего / Под ред. В.А. Чуянова.- М.: Энергоатомиздат, 1987. - 192 с.
. Летохов В.С., Устинов Н.Д. Мощные лазеры и их применение / В.С. Летохов, Н.Д. Устинов - М.: Сов. радио, 1980.- 112 с.
. Компьюлента: интернет-изд., посвящённое новостям компьют. индустрии, науки и техники. Проект издат. дома: Компьютера. - Режим доступа:
. Проценко А.Н. Энергия будущего / А.Н. Проценко - М.: Мол. гвардия, 1980. - 222 с.