Российские ученые строят сверхмощный лазер для зажигания термоядерного реактора

06.04.2018

Самая мощная в мире лазерная установка должна будет заработать в России уже к 2020 году. Расположена она будет в Нижегородской области возле города Саров на территории одноименного технопарка. Размеры данной лазерной установки уже сейчас впечатляют воображение обывателя: высота с 10-этажный дом, длина около 360 метров.

Предполагается, что главным назначением лазерной установки будут исследования в области физики высоких энергий, в том числе процессов, которые связаны с горением и зажиганием термоядерного топлива. Сообщается также и о том, что у данной установки будет и военная составляющая.

Стоимость самой мощной в мире лазерной установки двойного назначения оценивается примерно в 45 млрд. рублей. В настоящее время подобная лазерная установка есть у США, там она уже построена, во Франции строительство подходит к концу. Российская установка превзойдет иностранные аналоги и будет самой мощной в мире. Мощность установки составит порядка 2,8 МДж, в то время как мощности упомянутых выше американской и французской лазерных установок не превышают 2 МДж.

На полную мощность сверхмощную лазерную установку под индексом УФЛ-2м планируется запустить в 2020 году. Лазерная установка будет включать в себя 192 лазерных канала, а ее размеры будут по площади соизмеримы с двумя футбольными полями. На данном уникальном объекте планируется проводить фундаментальные исследования по изучению высокотемпературной плотной плазмы.

Установка УФЛ-2м действительно будет использоваться для создания термоядерной реакции. Еще в 1963 году советский ученый-физик, академик Николай Басов и Олег Крохин предложили с помощью лазерной установки зажечь термоядерную мишень и на этой основе провести термоядерное зажигание, а в будущем создать термоядерную электростанцию. Эта схема была отлична от той, которая предлагалась ранее и была связана с магнитным удержанием. В настоящее время на основе данного принципа во французском городе Кадараш строится установка ИТЕР, являющаяся совместным международный проектом ряда стран.

Строящаяся в России лазерная установка позволит использовать так называемый инерционный режим, при котором термоядерное горючее зажигается не за счет того факта, что оно долгое время находится в горячем состоянии, а вещество остается не очень плотным, а наоборот – происходит сжатие термоядерной смеси до очень высокой температуры и плотности. При этом сам этот процесс протекает очень короткое время. Отличие в том, что в этом случае осуществляется небольшой управляемый микровзрыв.
если на американской или на новой российской установке удастся провести зажигание термоядерного горючего, то после этого практически мгновенно будет начата работа по созданию термоядерного реактора.

Сверхмощная лазерная установка может понадобиться и для других целей, в частности с ее помощью можно будет приблизиться к характеристикам, до которых вещество может сжиматься и нагреваться в звездах, к примеру, как на Солнце. Именно по этой причине исследования в области высокотемпературной плазмы, могут быть применены в интересах астрофизики – для исследования астрофизической плазмы.

Используемый на российской установке лазер, как и его американский аналог, будет импульсным. При этом необходимо будет решить не только саму проблему зажигания термоядерного горючего, но и значительно развить лазерные технологии, для того чтобы на практике получить так называемый импульсно-периодический лазер. Для того чтобы получать электрическую энергию от подобных установок, необходимо чтобы лазер мог стрелять с частотой примерно в 10 выстр/мин. В настоящее время таких лазеров просто нет.

При этом российская установка может дополнить те знания, которые будут получены в процессе реализации международного проекта по созданию термоядерного реактора в Карадаше. Хотя принципы используемых установок различны, процессы зажигания все равно схожи. Исследования и материалы, которые будут получены на двух этих установках, смогут дополнять друг друга.