Zadnji teden namestitve laserske termonuklearne instalacije je bil v Sarovu končan prejšnji teden. Z njegovo pomočjo načrtujejo izvedbo poskusov nadzorovane inercialne termonuklearne fuzije. Zamisel o ustanovitvi takega objekta sta v petdesetih letih prvič predlagala akademika Andreja Saharova in Igor Tamm.
Takšna inštalacija deluje na naslednji način: sferična kapsula se napolni z mešanico devterija in tricija, nato se na njeno površino pošlje močan laserski impulz. Pod delovanjem impulza se del kapsule spremeni v hlape in ustvari ablacijski tlak, ki sferični bat pospeši do zelo velikih hitrosti. Nato zmes simetrično stisnemo na parametre, potrebne za termonuklearno reakcijo.
Stroški najmočnejšega laserskega objekta z dvojno rabo na svetu so ocenjeni na približno 45 milijard rubljev. Trenutno imata ZDA in Francija podobno lasersko napravo. Ruska elektrarna bo v nasprotju s svojimi tujimi kolegicami presegla in bo najmočnejša na svetu. Moč namestitve bo približno 2,8 MJ, moč zgoraj omenjenih ameriških in francoskih laserskih sistemov pa ne presega 2 MJ.
Laserska namestitev bo dvojna. Po eni strani bo to obrambna komponenta, saj se fizika gosto vroče plazme, fizika visokih energijskih gostot trenutno najbolj natančno preučuje na takšnih objektih. Ti poskusi so lahko usmerjeni v ustvarjanje termonuklearnega orožja. Po drugi strani je energetska komponenta. Trenutno fiziki po vsem svetu izražajo ideje, da bi jim lahko laserska termonuklearna fuzija koristila za razvoj energije prihodnosti.
V letu 2020 naj bi lansirali ultra zmogljiv laserski objekt UFL-2m s polno močjo. Laserska namestitev bo vključevala 192 laserskih kanalov, njene dimenzije pa bodo po območju primerljive z dvema nogometnima igriščema. V tem edinstvenem objektu načrtujejo temeljne raziskave na študiji visokotemperaturne goste plazme.
V zadnjih 40 letih se je v Sarovu ustvarila zelo močna baza za razvoj laserjev različnih moči. Laserska proizvodna linija je temeljna dejavnost za celoten Sarov Technopark, na ozemlju katerega je že več kot 30 rezidenčnih podjetij.
Promocijski video:
Hkrati bo laserski objekt UVL-2m resnično uporabljen za ustvarjanje termonuklearne reakcije. Še leta 1963 so sovjetski fiziki, akademik Nikolaj Basov in Oleg Krokhin predlagali uporabo laserske naprave za vžig termonuklearne tarče in na tej podlagi izvedbo termonuklearnega vžiga ter v prihodnosti ustvarili termonuklearno elektrarno. Ta shema je bila drugačna od tiste, ki je bila predlagana prej in je bila povezana z magnetno zaprtostjo. Trenutno se na podlagi tega načela v francoskem mestu Cadarache gradi namestitev ITER, ki je skupni mednarodni projekt več držav.
Laserska inštalacija, ki je v gradnji v Rusiji, bo omogočila uporabo tako imenovanega inercialnega načina, pri katerem se termonuklearno gorivo vžge ne zaradi dejstva, da je že dolgo v vročem stanju, snov pa ostaja ne zelo gosta, ampak ravno nasprotno - termonuklearna mešanica se stisne na zelo visoko temperaturo in gostota. Poleg tega sam postopek traja zelo kratek čas. Razlika je v tem, da se v tem primeru izvede majhna nadzorovana mikroeksplozija.
Super zmogljiva laserska namestitev bo morda potrebna tudi za druge namene, zlasti z njeno pomočjo se bo mogoče približati značilnostim, do katerih se lahko na primer stisne in segreva v zvezdah, kot na soncu. Zaradi tega lahko raziskave na področju visokotemperaturne plazme uporabimo v interesu astrofizike - za proučevanje astrofizične plazme. Pogosto se človeštvo srečuje s tem, da temeljnih lastnosti materije ne poznamo in ne razumemo v celoti, zlasti pri visokem tlaku in gostoti. Na primer, enačba stanja. Za reševanje teh težav so izdelane posebne tarče, s pomočjo katerih se takšne študije izvajajo s pomočjo laserskih instalacij. Obstaja veliko drugih področij laserskih aplikacij z visoko močjo, ki zanimajo znanstvenike po vsem svetu.
Domneva, da lahko gradnja ultra močnega laserja UFL-2m pomaga pri razvoju termonuklearnega reaktorja. Če se obrnemo na zgodovino, lahko ugotovimo, da je prva jedrska elektrarna nastala skoraj istočasno z razvojem atomskega orožja. Nekoč so ustanovitelji, ko so se na mestu preizkusa vžgali, torej izvedli termonuklearno eksplozijo v praksi, upali, da se bo termonuklearni reaktor razvil precej hitro. Takrat se je pojavil predlog Andreja Saharova, da bi lahko toplotno izolacijo s plazemskim magnetnim poljem uporabili za omejitev plazme. Vendar je od petdesetih let minilo več kot pol stoletja in človeštvo še vedno nima termonuklearnega reaktorja. Izkazalo se je, da je njegovo ustvarjanje zelo težaven problem, saj je plazma precej nestabilna stvar in ima številne različne lastnosti.
Temeljne raziskave o ustvarjanju termonuklearnega reaktorja še vedno potekajo, zato o časovnem načrtu tega projekta ni mogoče reči nič. Hkrati, če se lahko termonuklearno gorivo prižge na ameriški ali novi ruski napravi, se bodo dela na ustvarjanju termonuklearnega reaktorja začela skoraj v trenutku.
Laser, ki se uporablja v ruski instalaciji, kot njegov ameriški kolega, bo pulziral. V tem primeru bo treba rešiti ne le sam problem vžiga termonuklearnega goriva, temveč tudi bistveno razviti laserske tehnologije, da bi v praksi dobili tako imenovani impulzni periodični laser. Za sprejem električne energije iz takšnih inštalacij je potrebno, da lahko laser strelja s frekvenco približno 10 krogov / min. Trenutno takšnih laserjev preprosto ni. Toda prav razvoj laserskih tehnologij bo pri razvoju novega ruskega objekta pripomogel k nastanku novih pristopov, novih materialov pri razvoju laserjev. Svet že dela prve korake v tej smeri. Obstajajo že impulzni periodični sistemi z zadostno močjo, vendar še vedno potrebuje čas,da bi ustvarili nova laserska okolja, nove materiale.
Obenem lahko ruska instalacija dopolni znanje, ki ga bomo pridobili v procesu izvajanja mednarodnega projekta za ustvarjanje termonuklearnega reaktorja v Karadašu. Čeprav se načela uporabljenih naprav razlikujejo, so postopki vžiga še vedno podobni. Raziskave in materiali, ki jih bomo pridobili na teh dveh objektih, se bodo lahko dopolnjevali.
