Зажигательное оборудование

Так выглядит hohlraum — зона термоядерной реакции в NIFhttps://lasers.llnl.gov/multimedia/photo_gallery/target_area/?id=0&category=target_area

    Уникальный комплекс National Ignition Facility — «Национальное Зажигательное Оборудование» в Ливерморской лаборатории имени Лоуренса (США) обеспечивает проведение экспериментов с инерционным термоядерным синтезом. Это — самая мощная лазерная система в мире и уникальный лабораторный комплекс. Все, что касается оборудования и технических решений, заслуживает высших оценок и стоит очень дорого !  

   Место, где происходит термоядерный микровзрыв, называется немецким словом  hohlraum. Золотая камера, стенки которой приходят в состояние термодинамического равновесия с излучением. Абсолютно черное тело, как ни парадоксально это звучит. Hohlraum обеспечивает равномерный нагрев термоядерной таблетки электромагнитной энергией, излучаемой его стенками. То же самое, с тем же названием и для того же самого имеет «водородная» бомба http://extremal-mechanics.org/archives/706. Только в сотни раз большего размера, а источником фотонов служит рентгеновское излучение от первичного ядерного взрыва, проникающее в hohlraum через радиационный канал (interstage). 

       Инерционный термоядерный синтез. Источник изображения: https://www.llnl.gov/str/MarApr08/loomis.html

    А здесь два входных отверстия, через которые внутренность камеры освещают 192 ультрафиолетовых лазерных луча с общей мощностью до 500 Тераватт. В течении 3 — 5 наносекунд туда поступает 1 — 2 Мега-Джоуля энергии, которая переизлучается стенками в рентгеновском диапазоне. Термоядерная таблетка содержит несколько миллиграмм твердых дейтерия и трития при температуре 18 К, а также закаченный во внутреннюю полость газ. Капсула имеет сферическую оболочку диаметром 2 мм . Аблирующее покрытие может быть выполнено из бериллия или имеет композитную структуру на основе полиэтилена. Оно поглощает до 100 КДж энергии, результатом чего является радиационная имплозия капсулы. Полная аналогия с двухступенчатым ядерным боеприпасом ! Плотность вещества достигает 1000 г/куб.см, а  температура дейтерий-тритиевой начинки поднимается до сотни миллионов градусов. После этого ей остается только одно. Взорваться, как термоядерная бомба или зажечься, как звезда — кому как больше нравится :-)  

  Расчетный выход микровзрыва может достигнуть 20 МДж, что эквивалентно нескольким килограммам тротила. Формально будет иметь место эффективный, управляемый, инерционный, термоядерный синтез. Фактически, с учетом КПД лазерной системы не больше 1%, такая технология едва ли приведет к практическому источнику энергии. Только для зарядки конденсаторов, питающих лазерные усилители, требуется  420 МДж. При любых улучшениях капсулы и процесса, по-видимому, КПД установки не превысит 10%. Это — фундаментальная наука.

    Энергоэффективная реакция, так называемое «горение», пока не получается. Хотя термоядерный синтез имеет место быть. Возможно, что внутри капсулы не хватает «свечи зажигания» из делящегося материала. В таком масштабе просто нельзя инициировать цепную реакцию (средняя длина свободного пробега нейтрона в уране нормальной плотности ~13 см). Влиятельная газета «Нью-Йорк Таймс» опубликовала 6 октября 2012 критическую заметку о том, что программа NIF не достигла заявленных целей и не факт, что когда-нибудь достигнет    http://www.nytimes.com/2012/10/07/opinion/sunday/a-big-laser-runs-into-trouble.html?_r=0.

  Источник изображения https://www.llnl.gov/.

   На снимке огромное здание NIF, где происходят эти драматические события. Оно полностью занято зажигательным оборудованием — лазерами и системой фокусировки. Перед нами наглядное доказательство того, что данный подход не имеет перспективы, как практическое решение проблемы управляемого термоядерного синтеза. Все та же необузданная «водородная» бомба. Только в миниатюре и пока не взрывается !

Дмитрий Зотьев