Новости

Дата публикации: 27/09/2016

Главный лазер Российской Федерации

блок

Российский Федеральный ядерный центр (РФЯЦ) развернул супер-амбициозный проект — лазерный комплекс УФЛ 2-М, финансирование которого составит более 45 млрд руб. Он размещается на территории технопарка «Саров» (Нижегородская область). Ученые считают, что на момент запуска комплекс будет крупнейшим в мире.

«Лазерный бум» последних десятилетий привёл к появлению лазеров с рекордными характеристиками. Самые «амбициозные» из них выделяются двумя параметрами: предельной энергией излучения (измеряется в джоулях) и предельной мощностью лазерного пучка (измеряется в петаваттах). Луч с высокой энергией обладает относительно низкой мощностью – и наоборот. Соответственно, эти параметры определяют использование светового потока. Теоретически, лазерный импульс предельной мощности способен создать антивещество. В то время, как его высокоэнергетичный «собрат», тоже теоретически, может запустить термоядерную реакцию.

Неуправляемый термоядерный синтез — давно освоенная технология. Как только ученые применили на практике термоядерный взрыв, они переключились на создание управляемого реактора. Однако до сих пор проблема не решена. Главный вопрос — как нагреть плазму до сверхвысоких температур, при которых произойдет «ответный» выброс энергии.

Если снова обратиться к теории — всё относительно просто. Для начала нужно довести вещество (не любое, а смесь двух изотопов водорода — дейтерия и трития) до состояния плазмы. Дальнейшее нагревание запустит термоядерное превращение водорода в гелий и высвободит колоссальное количество энергии. Ученые используют два способа нагревания плазмы до высокой температуры. Первый: вещество помещается в специальную закольцованную трубу (реактор типа «токомак»), магнитное поле которой удерживает термический режим. Внутри реактора плазма разгоняется и разогревается разными методами. Правда, ни один из них так и не смог «зажечь» термоядерный синтез. Второй способ предложил академик Андрей Сахаров. То же вещество помещается в специальную камеру-мишень и «расстреливается» высокоэнергетичным лазерным лучом. Смесь дейтерия и трития мгновенно превращается в плазму и тут же нагревается. Советские физики ещё в 1970-х годах осуществили эту идею — собрали 12-канальное устройство «Искра-5». Хотя управляемого синтеза у них не получилось, но установка положила начало целому поколению высокоэнергетичных лучей, с помощью которых ученые до сих пор пытаются «запустить» термоядерную реакцию.

Уникальный комплекс УФЛ-2М — последний представитель этого «семейства». Он представляет собой 192-канальный твердотельный лазер нового поколения на неодимовом стекле (размер поперечного сечения 400×400 мм2). Запланированная энергия излучения на рабочей длине волны ( = 1053 нм) составляет 4,6 МДж. Для облучения на мишени используется вторая гармоника лазера ( = 527 нм), при величине доставляемой энергии 2.8 Мдж. Ученые считают, что когда все 192 канала одновременно «выстрелят» по мишени, их хватит для запуска термоядерного синтеза.

Комплекс оснащён новым алгоритмом системы наведения, для него разработаны активные лазерные элементы из отечественного стекла с требуемой апертурой и лучевой прочностью, а также сконструирована смешанная диодно-ламповая система накачки лазерных элементов. В настоящий момент идут работы по проверке готового оборудования. В частности, началось тестирование одного из главных компонентов установки — неодимового стекла, которое применяется в качестве активной среды при генерализации лазерного излучения.

Директор РФЯЦ-ВНИИЭФ Валентин Костюков на форуме "Атомэкспо-2016" заявил, что оборудование комплекса имеет двойное назначение. Самое главное — фундаментальные исследования по широкому диапазону направлений: от физики горячей и плотной плазмы до термоядерного синтеза. Другое направление — военное: проектирование, разработка и моделирование новых видов сверхмощного оружия.

В создании УФЛ-2М принимают участие 19 научных и промышленных организаций. По словам ученых, 95% оборудования комплекса будет российского производства. Испытание первого лазерного модуля запланировано на 2017 год. Полномасштабный запуск ожидается в 2020 году. По крайней мере, именно такой срок назывался до событий на Украине. Теперь же, не исключено, что строительство затянется, чем наверняка воспользуется США, чтобы сохранить своё преимущество в области высокоэнергетичных лазеров. При условии, конечно, что модернизация Ливерморского комплекса (NIF) позволит американцам значительно улучить его характеристики.



Статьи по теме:

страницы: 1