Получены предварительные результаты лазерного термояда

Американские ученые, работающие над проектом запуска термоядерных реакций с помощью сверхмощного лазера, получили результаты предварительных испытаний, которые подтверждают их уверенность на успех будущего эксперимента, запланированного на этот год.

Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций, так же называемый Национальный комплекс зажигания (National Ignition Facility - NIF) - это самая мощная в мире система создания лазерного излучения. Ее размеры составляют три футбольных поля, а предел развиваемой мощности совместного импульса 192 лазерных лучей установки - 500 тераватт.

Установка была сконструирована для изучения возможности запуска управляемой реакции слияния ядер атомов водорода. Эта реакция под воздействием огромных температур и давлений в природе протекает в недрах звезд, таких, например, как наше Солнце.

Согласно расчетам ученых, энергия, выделяемая при протекании такой реакции, превышает энергию, затрачиваемую на сжатие и разогрев вещества, вступающего в нее.

Поэтому многие эксперты сходятся во мнении, что энергия термоядерного синтеза - это наиболее перспективный способ решения энергетических проблем человечества, так как запасы топлива для такой реакции на земле практически безграничны, а сам процесс является экологически чистым.

Проблема в освоении реакции слияния ядер для нужд энергетики состоит в том, что ее сложно запустить - для этого требуется создать огромные давления и температуры в миллионы градусов. Кроме того, течение такой реакции трудно контролировать, поэтому пока что применение она нашла только в термоядерном оружии.

Существует несколько концепций управляемого запуска такой реакции в земных условиях. Согласно одной из них термоядерную реакцию можно запустить в тонком кольце плазмы - атомов легких элементов, разогретых до миллионов градусов - сжимаемом магнитным полем.

Эта концепция подразумевает строительство специальных реакторов - ТОКАМАКов, а ее перспективы в настоящее время рассматриваются в рамках международного проекта ITER.

Американские ученые, работающие в Национальном комплексе зажигания, предлагают использовать альтернативный подход, в котором небольшая таблетка термоядерного топлива разогревается до нужной температуры с помощью короткого импульса лазерного излучения, а необходимое давление создается за счет взрывной волны, вызываемой мгновенным испарением оболочки такой таблетки.

Строительство комплекса началось в 1997 году, а испытания - в 2008. Ученые опасались, что плазма, образующаяся при испарении оболочки таблетки, выполненной из золота, будет поглощать значительную часть энергии лазерного импульса, что помешает ученым добиться нужных температур и давлений.

Согласно отчету о предварительных испытаниях с использованием пустых оболочек, образующаяся плазма не только не мешает реакции, а напротив, ее свойствами можно управлять для дополнительного повышения давления в зоне реакции.

«Впервые за 50 лет работы над запуском термоядерной реакции с помощью лазера ученым удалось показать, что взаимодействие лазерного излучения и плазмы являются куда более меньшей проблемой, чем считалось прежде», - сказал Майк Дюнн, ведущий специалист европейского проекта по лазерному термоядерному синтезу HiPER.

Согласно вновь проведенным расчетам после тестирования взаимодействия лазерного излучения и плазмы ученым понадобится всего 1,2 мегаджоуля энергии лазерного импульса, длящегося всего 10 миллиардных долей секунды, чтобы запустить процесс слияния ядер дейтерия - тяжелого изотопа водорода, легче вступающего в реакцию, чем сам водород.

В настоящее время ученым удалось добиться энергии импульса в 1,8 мегаджоулей, поэтому эксперименты с готовыми капсулами, снабженными термоядерным топливом начнутся уже в мае 2010 года.

«Результатом всех наших прежних экспериментов с пустыми капсулами для термоядерного топлива стало то, что теперь мы можем с уверенностью говорить о запуске термоядерной реакции с помощью лазерного импульса. Это должно случиться впервые в этом году», - сказал Зигфрид Гленцер, ведущий научный специалист Национального комплекса зажигания.