Физики приблизились к созданию лазерного термоядерного реактора

123

Американские ученые-ядерщики придумали способ, при помощи которого можно наблюдать за тем, как сжимается топливо в так называемых лазерных термоядерных реакторах, что позволило им повысить их эффективность примерно в четыре раза.

Физики из Калифорнии создали своеобразные «ядерные очки», которые позволяют наблюдать за тем, куда поступает энергия во время сжатия термоядерного топлива при помощи мощных пучков лазера, что позволит в ближайшем будущем создать первые рабочие термоядерные реакторы, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

«До создания этой методики, мы, условно говоря, вслепую шарили руками в темноте, пытаясь нащупать реакцию. Теперь у нас появилась возможность следить за тем, куда идет энергия и улучить работу систем, направляющих энергию в термоядерное топливо», — заявил Кристофер Макгаффи (Christopher McGuffey) из университета Калифорнии в Сан-Диего (США).

Сегодня существует два возможных пути к созданию самоподдерживающейся термоядерной реакцией – «медленный» термояд в виде токамаков и прочих магнитно-плазменных систем, на основе которых сегодня строится международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЕР во Франции, и «быстрый» термояд.

Под последним словом физики понимают особые системы, в которых термоядерная реакция запускается практически мгновенно, за миллионные доли секунды, в результате сжатия термоядерного топлива при помощи мощных пучков лазерного излучения. Такой реактор вырабатывает серию из термоядерных микровзрывов, из которых извлекается энергия.

Примерно 10 лет назад «быстрый» термоядерный синтез считался более перспективным, чем токамаки, однако неудачи в работе американской Национальной зажигательной установки, NIF, только два года назад показавшей сколь-либо значимые результаты, заставили многих физиков вернуться к идее «медленного» синтеза.

Как надеются Макгаффи и его коллеги, созданная ими методика наблюдения за распределением энергии по сжимаемому образцу топлива поможет вернуть лидерство «быстрым» реакторам. Они открыли ее относительно случайно – наблюдая за сжатием дейтерия и трития, авторы статьи обратили внимание на то, что капсула, в которой они содержались, содержит в себе некоторое количество меди.

Как объясняют физики, при облучении лазером медь разогревается до сверхвысоких температур и начинает излучать рентгеновские лучи на определенных частотах волн, за которыми можно наблюдать, используя детекторы электромагнитных волн.

Опираясь на это наблюдение, группа Макгаффи создала специальную «камеру», которая позволяла им следить за тем, где больше всего разогревалась медь, и соответственно, где капсула получала максимум энергии. Эти наблюдения, по словам авторов статьи, уже позволили им повысить КПД лазера (долю энергии, которая передается в топливо) до 7%, что в четыре раза больше, чем удавалось достичь на NIF и других системах «быстрого» термоядерного синтеза.

По словам физиков, данный показатель можно легко увеличить до 15% при помощи дальнейших оптимизаций и увеличения размеров капсулы и мощности лазера. Как надеются ученые, их работа возродит интерес к лазерному термоядерному синтезу среди их коллег и чиновников профильных госорганов.